1、1专题十一 综合计算题 类型一 力学计算1.(2018重庆 A)如图所示,某公司研发的智能服务机器人,它具有净化室内空气、陪伴老人聊天散步等功能。若它在 50 N 的牵引力作用下,以 0.5 m/s 的速度在水平地面匀速直线行驶 60 s,求:(1)它行驶的路程;(2)此过程中牵引力所做的功。2.(2018福建 A)航天迷小伟利用自制降落伞模拟返回舱的降落过程。将带有降落伞的重物从高处释放,一段时间后打开降落伞。重物在离地 4 m 高处开始匀速下落,速度为 5 m/s。若打开降落伞后,降落伞和重物受到的阻力 f 与速度 v 满足关系 f=kv2,k=3 Ns2/m2。求:(1)重物从开始匀速下
2、落到落地所用的时间;(2)降落伞和重物的总重。3.(2018陕西)如图为某型号中型履带式水陆两栖突击车,它采用了轻质铝合金装甲车体,进一步增强了水中浮渡能力。该两栖车装配有输出功率为 1.1106 W 的发动机。2(1)在海面训练过程中,发射多枚炮弹后,车体向上浮起了一些,车体底部受到水的压强将 ;在陆地上行驶,履带可以 车体对地的压强(均选填“增大” “减小”或“不变”)。 (2)两栖车的总质量约为 30 t,在深水中漂浮时,它受到的浮力是多少牛?(g 取 10 N/kg)(3)两栖车在陆地上以 36 km/h 匀速行驶 72 km 时,若两栖车发动机的输出功率全部用于做机械功,发动机做了多
3、少焦耳的功?类型二 电学计算4.某品牌智能滚筒洗衣机具有洗净度高、不伤衣物、可设定洗涤温度、方便安全等优点。其简化等效电路如图所示,此时处于空挡位置。闭合开关 S,旋钮绕 P 转动,实现挡位转换,旋至 1 挡时 R1、R 2同时工作,洗衣机处于加热状态;旋至 2 挡时 R2和电动机同时工作,洗衣机处于保温洗涤状态。R 1和 R2均为电热丝,其阻值不受温度影响,R 1=22 ,主要参数如下表。c 水 =4.2103 J/(kg)牌智能滚筒洗衣机额定电压 220 V加热功率 2 400 W设定温度范围 30 90 电动机功率 240 W防电墙电阻 1106 (1)洗衣机内注入 10 kg 的水,在
4、额定电压下连续加热 1 050 秒,水温由 20 上升到 50 ,此过程中的加热效率是多少?3(2)R2阻值是多少?(3)洗衣机处于保温洗涤状态时,干路电流是多少?(4)防电墙技术的应用是洗衣机未来发展的趋势。防电墙通过在洗衣机内部形成永久性电阻保证人的安全。异常漏电情况下,电流依次经防电墙和人体流入大地,若人体的最大电阻为1105 ,人体的安全电压不高于 36 V,则防电墙技术能否保证人的安全?5.(2018通辽)图甲是芳芳家某型号电热加湿器的原理图,下表丙为其部分技术参数。R1、R 2为发热电阻,不考虑温度对电阻的影响,且 R2=3R1,S 为旋转型开关,1、2、3、4 为触点,通过旋转开
5、关 S 可实现“关” “低挡” “高挡”之间的切换(低挡为小功率加热,高挡为大功率加热)。(1)求加湿器处于低挡位置时的发热功率;(2)某次使用加湿器工作时,加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量。如图乙所示是该次使用加湿器工作 30 min 的图像,请计算加湿器在高挡正常工作时消耗的电能。如果电阻R1在此次高挡加热时产生的热量全部被水吸收,可以使注水仓中冷水的温度升高多少?计算结果保留整数,水的比热容为 4.2103 J/(kg)(3)一天,芳芳断开家中其他所有用电器,只接通加湿器在低挡加热,发现家中如图丁所示的电能表的转盘在 5 min 内转了 27 圈,求此时电阻 R2的实际加热功率是多
6、少?4类型三 热学计算6.可燃冰是一种新型能源,它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质,主要成分是甲烷,其开采是世界难题,据中央电视台 2017 年 5 月 18 日报道,我国可燃冰已试采成功,技术处于世界领先,用燃气锅炉烧水时,把质量为 500 kg、初温为 20 的水加热到 100 ,共燃烧了 12 m3天然气,已知水的比热容 c 水 =4.2103 J/(kg),天然气的热值q=4.2107 J/m3,可燃冰的热值为同体积天然气的 160 倍,求:(1)水吸收的热量;(2)燃气锅炉烧水时的效率;(3)若换用可燃冰,应使用多少 m3可燃冰。57.同学们学习了“能源与可持续发展”
7、的内容后,知道热电站既能发电,又能供热,随着热电站技术不断更新,煤的燃烧程度比传统火电站更充分。为深入了解,他们对某热电站进行调查,获取信息如下:工作时间 燃煤 发电总功率 废气热电站 20 h 4 000 t 5105 kW 向周边居民供热 3.41013 J(1)4 000 t 煤完全燃烧放出多少热量?20 h 发电多少千瓦时?(q 煤 =3107 J/kg)(2)该热电站的能量利用率是多少?(3)请你结合以上信息,写出提高热电站能量利用率的方法。类型四 力、热、电综合计算8.我国南海海底存储着丰富的“可燃冰”资源。可燃冰被视为 21 世纪新型绿色能源,可燃冰的主要成分是甲烷,1 m3的可
8、燃冰可转化生成 164 m3的甲烷气体和 0.8 m3的水。已知甲烷气体的热值是 3.6107 J/m3。某市公交车以天然液化气为燃料,其主要成分就是甲烷。如果一辆公交车满载乘客时总质量是 6 000 kg,那么 1 m3可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧产生的能量可供公交车满载时以 36 km/h 的速度匀速行驶 1 640 min。匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的 0.05。求:(1)公交车满载乘客时的重力;(g=10 N/kg)(2)这段时间内公交车牵引力所做功的功率;(3)1 m3的可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧所产生的能量能将多少千克的水从 20 加热到沸腾?标准大气压下,c
9、水 =4.2103 J/(kg),结果保留整数(4)这段时间内公交车发动机的效率是多大?69.某款油电混合动力小汽车,具有省油、能量利用率高等特点,其相关信息如表。在某次水平道路测试中,该车以中速匀速行驶 170 km,共消耗汽油 10 L。测试过程中,内燃机既向车轮提供能量,又向蓄电池充电,同时蓄电池又将部分能量通过电动机向车轮输送,此时,内燃机和电动机共同驱动车辆前进。之后,工作人员又进行了制动测试,描绘出了制动距离(从刹车开始到车停止的距离)与制动时的速度关系图像,如图所示。纯电动 启动、低速驱动模式油电混动 中速7纯燃油 高速汽车质量 1 200 kg车轮与地面总接触面积 0.096
10、m2(1)由图像可知,车速越 ,制动距离越长。 (2)该车空载静止时,对水平地面的压强是多少?(g 取 10 N/kg)(3)在水平道路中速匀速行驶测试中,若平均阻力为 1 000 N,牵引力做的功是多少?(4)在水平道路中速匀速行驶测试中,若该车内燃机的效率为 53%,此过程最终使蓄电池增加了多少能量?(忽略蓄电池和电动机的热损失, 汽油 取 0.7103 kg/m3,q 汽油 =4.6107 J/kg)10.城市街头出现了一种共享电动汽车(如图甲所示)。下表是这种汽车的主要参数。(g 取10 N/kg)空车质量 800 kg每个轮胎与地面接触面积 50 cm2电池容量 44 kWh标准承载
11、 200 kg最大续航(充满电最大行驶路程) 200 km所受阻力与汽车总重的比值 0.09(1)电动机是电动汽车的核心部分,电动机工作时能量的转化是 。电动机的工作原理是 。 (2)标准承载下,电动汽车静止时对水平地面的压强是多少?(3)图乙是电动汽车行驶在某路段的路程与时间图像,标准承载下,电动汽车以此速度匀速行驶 1 分钟的耗电量为 0.4 kWh,电动机的效率是多少?8(4)若某燃油汽车百公里耗油 6 升,每升油 5.5 元,电动汽车充电每度 0.8 元,则使用燃油汽车与电动汽车哪种更经济?11.如图 a 所示是 HG2004 家用蒸汽电熨斗的示意图,下表是其部分参数,使用时储水器中的
12、水滴入气室,加热的铁质底板使水迅速汽化变成蒸汽,从底板喷出。额定电压 220 V 功能 汽熨、干熨额定频率 50 Hz 蒸汽方式 滴下式额定功率 1 000 W 放置方式 自立式底板面积 160 cm2 质量 1.6 kg(1)求电熨斗正常工作时的电流。(2)熨烫前(未加水),电熨斗自然平放在衣服上,求它对衣服的压强。(3)汽熨前先预热,使底板的温度从 20 升高到 220 ,然后温控开关自动断开。已知底板的质量为 1 kg,铁的比热容为 0.46103 J/(kg),求预热过程底板吸收的热量。(4)汽熨时,滴汽室的水汽化带走热量,当底板温度降到 190 时,温控开关自动闭合,当加热到 220
13、 时又断开,如此反复,若蒸汽电熨斗按如图 b 所示的程序工作,熨一件衣服用时10 min。求共消耗的电能。912.两轮自平衡电动车作为一种新兴的交通工具,倍受年轻人的喜爱(如图所示)。下表是某型号两轮自平衡电动车的主要技术参数。整车质量 20 kg锂电池电压 48 V锂电池容量 12 Ah电动车额定电压 48 V电动机额定功率 350 W(1)图中小景的质量为 40 kg,轮胎与地面的总接触面积为 0.01 m2,求地面受到的压强。(g取 10 N/kg)(2)若电动机以额定功率工作,求锂电池充足一次电最多可骑行的时间。(精确到 0.1)(3)锂电池充足电后,电动车在平直的公路上匀速行驶,受到
14、的平均阻力为 96 N,最多能连续行驶 17.28 km,求电动车工作的效率。13.某一型号的房车在一段平直公路上匀速行驶了 56 km,用时半小时,车的总质量为 3103 10kg,受到的阻力为车重的 0.1。求:(1)该房车的行驶速度;(2)该房车牵引力所做的功;(3)已知这一过程消耗燃油 1.510-2 m3,则热机在这一过程中消耗的总能量(假设燃油完全燃烧,燃油密度 为 0.8103 kg/m3,燃油热值 q 为 4.5107 J/kg);(4)若将该房车改装成纯电动汽车,则可使二氧化碳排放量由每消耗 1 kg 汽油排放 2.2 kg二氧化碳降为零。已知改装后的房车每行驶一百公里能耗为
15、 160 kWh,则该房车的效率。11答案精解精析必胜题测易1.答案 (1)30 m (2)1 500 J 2.答案 (1)0.8 s (2)75 N3.答案 (1)减小 减小 (2)310 5 N (3)7.9210 9 J4.答案 (1)50% (2)242 (3)2 A (4)能5.答案 (1)100 W (2)2.410 5 J 19 (3)60.75 W6.答案 (1)1.6810 8 J (2)33.3% (3)0.075 m 37.答案 (1)1.210 14 J 10 7 kWh (2)58.3%(3)使燃料燃烧更充分(或“充分燃烧燃料”;“充分燃烧煤”)提高发电效率提高“废气
16、”的能量利用率8.答案 (1)610 4 N (2)310 4 W (3)17 571 kg (4)50%9.答案 (1)大 (2)1.2510 5 J (3)1.710 8 J (4)6.610 5 J10.答案 (1)电能转化为机械能 通电线圈在磁场中受力转动(2)5105 Pa (3)75% (4)电动汽车更经济11.答案 (1)4.55 A (2)1 000 Pa (3)9.210 4 J (4)4.510 5 J12.答案 (1)610 4 Pa (2)5 924.6 s (3)80%13.答案 (1)112 km/h (2)1.6810 8 J (3)5.410 8 J (4)52%
