1、無專題專題 27力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)的綜合計(jì)算力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)的綜合計(jì)算一、計(jì)算題一、計(jì)算題1.小麗家新買了一臺電熱水器，下表是該熱水器的一些技術(shù)參數(shù)型號FEDH50額定電壓220V最大水量50L額定功率2000W現(xiàn)將水箱中裝滿水，通電后正常工作 40min，水溫從 25上升到 45，求：（1）此過程中水所吸收的熱量；（2）熱水器中電熱絲的電阻；（3）熱水器的效率2. 混合動力汽車是一種新型汽車，它有兩種動力系統(tǒng)。汽車加速，汽油機(jī)提供的動力不足時，蓄電池的電能轉(zhuǎn)化為動能，使汽車加速更快；汽車減速，汽車動能轉(zhuǎn)化為電能，由蓄電池貯存起來，減少能量的浪費(fèi)。兩種動力系統(tǒng)也可以獨(dú)立工作，只有汽油機(jī)工作時，與

2、一般的汽車相同；只使用電力時，由電動機(jī)提供動力。右表是國產(chǎn)某混合動力汽車蓄電池的銘牌，其中電池容量是蓄電池貯存的最大電能。該汽車勻速行駛時受到的阻力為 720N。求：（1）在家庭電路中對放電完畢的蓄電池充滿電要多長時間？（2）僅由電動機(jī)提供動力，汽車勻速持續(xù)行駛的最大距離是多少？不考慮電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能時能量的損失。（3）僅由汽油機(jī)提供動力，汽車勻速行駛每百公里的油耗是多少升？假設(shè)汽車受到的阻力不變，汽油的熱值為 3.0107J/ L（即焦耳/升） ，汽油機(jī)的效率為 24%。無3.如圖所示為某品牌蒸汽掛燙機(jī)，為了便于移動，它底部裝有四個輪子其工作原理是：底部的儲水箱注滿水后，水通過進(jìn)水閥門流到發(fā)

3、熱體迅速沸騰，并變成灼熱的水蒸氣，不斷噴向衣物，軟化衣物 纖維下表是這種蒸汽掛燙機(jī)的部分參數(shù)g=10N/kg，C水=4.2103J/（kg） ，g=10N/kg發(fā)熱功率880W額定電壓220V儲水箱注滿水量2kg掛燙機(jī)凈重4kg輪子與地面接觸的總面積12cm2（1）儲水箱注滿水后掛燙機(jī)對水平地面的壓強(qiáng)是多少？（2）該蒸汽掛燙機(jī)正常工作時通過發(fā)熱體的電流是多少？（3）如果發(fā)熱體每分鐘能把 25g 水由 20加熱至 100，在這一過程中水吸收了多少熱量？發(fā)熱體產(chǎn)生多少熱量4.如圖是一種配有風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能電池板的新型路燈，路燈的額定功率為 0.12kW，光電池接收太陽光輻射的功率為 1kW，吹向

4、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片上的風(fēng)功率與風(fēng)速之間的關(guān)系如下表所示，風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效無率為 4%，光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率為光風(fēng)速（m/s） 2468101216風(fēng)功率（W）151254201000200033758000（1）無風(fēng)的晴天，光照 6h，太陽能電池板產(chǎn)生的電能可使路燈正常工作 10h，則路燈消耗的電能是多少kWh？光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的功率光為多大？（2）在有風(fēng)的晴天，經(jīng) 3h 的光照和風(fēng)吹，路燈可正常工作 7h，則當(dāng)時的風(fēng)速為多大？5.如圖是一盞漂浮在水面的太陽能荷花燈， 白天太陽能發(fā)電板給電池充滿電， 晚上電池給 LED 燈照明供電。該燈的銘牌上標(biāo)有“6V 0.3W”字樣，閱讀說明書

5、后可知，該燈的電池最大輸出電能為 8640 焦耳。（1）白天此燈把光能最終轉(zhuǎn)化為能儲存在電池中。（2）若某公園想采購一批太陽能荷花燈，要求每天亮燈不小于 6 小時。那么此燈是否符合要求？（3）該燈正常工作時的電流是多少安培？（4）若每盞燈的質(zhì)量為 0.2 千克，漂浮時浸在水中的體積是多少米3?6.如圖是小林家里電熱水器的工作原理圖，兩根加熱管電阻相同電熱水器功率有高、中、低三檔當(dāng) S1斷開，S2接 b 時，其功率為低檔，大小為 1000W無（1）請指出電熱水器的高、中檔功率分別是多少瓦 （不必寫出推導(dǎo)過程）（2）小林選用某功率檔加熱水箱里的 50L 水，水溫升高 40用了 40min，求此過程

6、電熱水器的功率 【水的比熱容 c=4.2103J/（kg） 】7.明亮同學(xué)的家中有一臺微電腦控制的電熱水壺，如圖所示該電熱水壺可以將水從桶中自動抽到壺中并自動加熱至水燒開明亮同學(xué)觀察該電熱水壺的銘牌時發(fā)現(xiàn)其額定加熱功率模糊不清晰，其它銘牌標(biāo)記均清晰（如表所示） ；燒水前他關(guān)掉家里其它用電器，只接通電熱水壺控制開關(guān)，小電動機(jī)開始額定電壓下用 5s 時間將水從桶中提升了 0.8m 加至電熱水壺滿刻度處自動停止加水，此時顯示水溫為 20，電熱水壺加滿水后開始在額定電壓下燒水至 水溫為 100時自動斷開電路停止工作明亮同學(xué)還觀察到，在電熱水壺?zé)倪^程中，家里標(biāo)有 3000r/kWh 的電能表在 30

7、s 內(nèi)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了 50 轉(zhuǎn) （g=10N/kg，水=1.0103kg/m3，c水=4.2103J/（kg） ） 無求：（1）小電動機(jī)提升水的工作效率；（2）電熱水壺的額定加熱功率；（3）如果在用電高峰時明亮同學(xué)家中的實(shí)際電壓是額定電壓的 90%，電熱水壺在此電壓下燒水時的加熱效率為 90%，試計(jì)算在用電高峰時燒開該壺水所需的時間8.小明買了一輛電動自行車，該車電動機(jī)的工作電壓為 32V，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為 75，車輪與地面接觸的總面積為 40cm2。小明騎電動自行車在水平公路上以 6m/s 的速度勻速直線行駛了 10min，牽引力為 20N，人和車的總質(zhì)量為 100kg，在此過程中：（1）

8、電動自行車對水平地面的壓強(qiáng)是多少？（2）電動自行車通過的路程是多少？牽引力做功為多少?（3）電動自行車勻速行駛時，電動機(jī)的工作電流為多少？9.有一混合動力汽車，由汽車發(fā)動機(jī)（汽油機(jī)）和電動機(jī)為驅(qū)動系統(tǒng)提供動力，汽油發(fā)動機(jī)每一個工作循環(huán)活塞經(jīng)歷四個沖程，帶動曲軸轉(zhuǎn)動兩圈，該汽油發(fā)動機(jī)的最大功率是 69kW，以最大功率工作時曲軸轉(zhuǎn)速為 5000r/min活塞從氣缸一端運(yùn)動到另一端所掃過的容積為氣缸排氣量，氣缸容積與燃燒室容積之比為壓縮比，如圖為氣缸容積和燃燒室容積的示意圖，該車排氣量是 1.8L，壓縮比為 10：1，動力蓄電池額無定電壓為 200V，容量（蓄電池放電電流和放電時間乘積）為 150A

9、h，已知該車的動能 E 與其速度 v 的關(guān)系如下表所示（1）該汽車的動力蓄電池最多可儲存多少焦的電能？（2）a當(dāng)這輛汽車在平直公路上以 108km/h 的速度勻速行駛時，動力完全由汽油發(fā)動機(jī)提供，若汽車汽油發(fā)動機(jī)的輸出功率為 54kW，則此時汽車所受的阻力是多大？b當(dāng)駕駛員看到前方限速標(biāo)志時，立即減速并啟動充電裝置給動力蓄電池充電，汽車速度由 108km/h 減小到 72km/h， 若在此過程中動力蓄電池獲得的電能為汽車所減少動能的 50%， 則動力蓄電池獲得的電能為多少焦？（3）若該汽車汽油發(fā)動機(jī)以最大功率工作時，吸氣沖程末氣缸內(nèi)每升混合氣體中汽油質(zhì)量是 7.2105kg，此時這臺汽油發(fā)動機(jī)

10、的效率是多少？（q汽油=4.6107J/kg）10.有一電熱水器，質(zhì)量為 20kg，裝滿水后的總質(zhì)量為 70kg，該熱水器額定電壓是 220V，內(nèi)部有兩個加熱管，有三檔不同的加熱功率，其中最大額定功率是 2000W，如圖是電熱水器安裝的尺寸及其受力示意圖，在豎直方向上熱水器受到掛鉤拉力 F2和重力 G，在水平方向上熱水器受到膨脹螺釘對它的拉力 F1和墻壁對它的支持力 F3 （g 取 10N/kg，水=1.0103kg/m3）無（1）該熱水器最多能裝多少立方米的水？（2）該熱水器裝滿水時，膨脹螺釘?shù)睦?F1是多大？（3）若熱水器內(nèi)部兩個加熱管的電阻阻值相同，則每個加熱管的電阻是多少？11.某電

11、開水器的結(jié)構(gòu)如圖甲所示（剖面圖） ，簡化的內(nèi)部電路如圖乙所示，進(jìn)水管管口的閥門由輕質(zhì)浮子1 和與它們相連的兩根輕質(zhì)硬桿控制，只有進(jìn)水管中的水壓在正常范圍內(nèi)，冷水箱和煮水箱中的水位就比出水管管口低，冷水不會從出水管流出。當(dāng)冷水箱中的水位達(dá)到一定高的時，浮子 2 浮起，會觸動單刀三擲開關(guān) S1，煮水電熱管 R1通電發(fā)熱，冷水被煮沸，水面升高，開水就從出水管進(jìn)入貯水箱，當(dāng)貯水箱中水位達(dá)到一定高度時，浮子 3 浮起，又會觸動單刀三擲開關(guān) S1，煮水暫停，一旦貯水箱中水溫下降使溫控開關(guān) S2閉合，保溫電熱管 R2就會通電發(fā)熱，開水處于保溫狀態(tài)。無（1）已知煮水電熱管 R1的阻值為 12.1，保溫電熱管

12、R2的阻值為 48.4，求電開水器的最大發(fā)熱功率。（2）圖甲中，當(dāng)浮子 1 上升到最高處后，它的最上端恰好和出水管管口相平，閥門就會將進(jìn)水管管口關(guān)閉， 此時 AC 桿沿豎直方向。 已知浮子 1 的體積V=2.510-4m， 進(jìn)水管管口和閥門的橫截面積 S 均為 110-4m（不計(jì)閥門的質(zhì)量、管壁的厚度及兩者之間的摩擦） ；BOBA=201（O 為輕質(zhì)浮子 1 的球心、A 為兩輕質(zhì)硬桿的相交處，B 為輕質(zhì)硬桿BO 的轉(zhuǎn)軸） ，水箱內(nèi)水面上方的氣壓 P0=1105Pa。為了不讓冷水直接進(jìn)入貯水箱，進(jìn)水管管口閥門的上表面受到的壓強(qiáng)不能超過多少 Pa?12.如圖甲是某工廠生產(chǎn)流水線產(chǎn)品輸送計(jì)數(shù)裝置示意

13、圖（俯視圖） ，立方體產(chǎn)品在水平傳送帶上與傳送帶共同以 v =1m/s 的速度勻速前進(jìn)，產(chǎn)品的質(zhì)量 m =0.8kg 。計(jì)數(shù)器由電流表和電路計(jì)數(shù)元件組成（電流表和計(jì)數(shù)元件的電阻不計(jì)） ，通過電路中電流的變化計(jì)數(shù)產(chǎn)品，a 為激光源，R1為光敏電阻，R2為保護(hù)電阻。當(dāng)激光射向 R1時，R1阻值變小，每當(dāng)產(chǎn)品運(yùn)動通過 a 與 R1之間時，射向 R1的光線會被產(chǎn)品擋住，R1阻值變大。閉合開關(guān)，電路中計(jì)數(shù)器中電流的示數(shù) I 隨時間 t 的變化圖象如圖乙所示。 （g 取 10N/kg）無（1）不計(jì)空氣阻力，求傳送帶勻速運(yùn)送產(chǎn)品過程中對每一個產(chǎn)品的作用力大小和方向。（2）求每個產(chǎn)品的邊長 L1和產(chǎn)品的間隔

14、L2。每個產(chǎn)品對傳送帶的壓強(qiáng)大小。（3）已知電源電壓 U=3V，R2=1k，求傳送帶運(yùn)輸產(chǎn)品過程中 1min 內(nèi)光敏電阻 R1消耗的電能。13.如圖所示的裝置很有創(chuàng)意它將比較耗水的洗衣機(jī)和同樣耗水但不太講究水質(zhì)的馬桶連在一起： 上部是洗衣機(jī)（有關(guān)技術(shù)參數(shù)見銘牌） ，下部是馬桶，中間設(shè)有儲水箱洗衣機(jī)還設(shè)有加熱功能， （銘牌上水的加熱功率已模糊） ，洗滌前先將水加熱到適宜溫度，可以提高洗滌效果無（1）請問這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)： （請至少說出一個觀點(diǎn)）（2）求洗衣機(jī)脫水時的正常工作電流（3）某次洗衣時，首次進(jìn)水量為 20kg，加熱時電能的 80%轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，正常加熱 14min 水的溫度升高 10就達(dá)

15、到設(shè)定要求，由于洗衣機(jī)銘牌上的加熱功率模糊，求：水吸收的熱量，洗衣機(jī)的加熱功率c水=4.2103J/（kg）14.遵義市余慶縣境內(nèi)的構(gòu)皮灘電站是烏江干流上最大的水電站，電站大壩高為 232.5m，壩內(nèi)水深最大可達(dá) 150m，裝機(jī)容量達(dá) 300 萬千瓦，多年年平均發(fā)電量為 96.67 億千瓦時（9.667109kWh） ，修建水電站，用水力發(fā)電代替火力發(fā)電，可以節(jié)約大量的煤炭資源（1）該水電站壩內(nèi)水產(chǎn)生的壓強(qiáng)為多少？（水=1.0103kg/m3，g 取 10N/kg）（2）該水電站在豐水期可實(shí)現(xiàn)滿裝機(jī)容量連接發(fā)電，若豐水期為一個月（按 30 天計(jì)） ，則豐水期可發(fā)電多少 kWh？（3）若火力發(fā)電

16、站的發(fā)電效率為 36%（發(fā)電能量與所消耗燃料完全燃燒放出的熱量之比） ，煤炭的熱值取3.3107J/kg，以構(gòu)皮灘電站的多年年均發(fā)電量計(jì)，若改用火力發(fā)電，每年需消耗多少煤炭？（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，1kWh=3.6106J）無15.效率是 30%，水平叉臂面積為 1m2的電動叉車（如圖甲） ，托著重量為 6000N，底面積為 6m2 的貨物（如圖乙） ，5s 內(nèi)從 A 點(diǎn)勻速水平移動到 B 點(diǎn)，再從 B 點(diǎn)勻速豎直提升 10s 到達(dá) C 點(diǎn)，所用時間及各點(diǎn)間距離如丙圖所示，求：（1）A 到 B 過程，貨物對叉臂的壓強(qiáng)（2）A 到 C 過程，叉車對貨物的支持力做的功（3）B 到 C 過程，叉車對貨物做功的功率（4）B 到 C 過程，叉車消耗的電能16.有一種環(huán)保汽車，以蓄電池為驅(qū)動能源此環(huán)保汽車運(yùn)動時，蓄電池為車上的電動機(jī)供電，電動機(jī)為汽車提供動力某輛這種 類型的環(huán)保汽車，總質(zhì)量為 3103kg，汽車輪胎與 地面的總接觸面積為 0.1m2當(dāng)它在永平路面上勻速行駛時， 電動機(jī)工作電流為 50A， 工作 電壓為 300V， 汽車所受阻力為車重的