中考物理专题复习：分析与计算专题 8页

题型(十)　分析与计算专题 ‎　　计算题是山西中考的必考题型。近两年考查的都是综合程度较高的计算题,既包括力学也包括电学和热学。力学会涉及压强、体积、质量、功、功率的计算。电学会涉及电加热类型,会考查电能、电功率以及热效率等,常结合铭牌或图像命题。解答这类题要认真审题,正确提取题干信息,灵活应用公式。‎ 类型一　力学分析与计算 ‎1.[2019·大同一模]目前山西省已有大量校车投入使用,统一采用醒目的黄色标识,并配备警灯和警报器。车内装有GPS,实时监控车辆运行的情况;上、下车门安装摄像头实时监控上、下人员;学生上、下学乘坐校车刷卡,家长可以收到系统发送的短信,随时了解孩子的上、下车时间。如图TX10-1所示为某校校车,其总质量为8 t,车轮与地面接触的总面积为1600 cm2,这辆校车在某段平直公路上匀速行驶12 km用时10 min,受到的阻力是2×103 N。求:(g取10 N/kg)‎ ‎(1)校车停在水平地面上对地面的压强。‎ ‎(2)这段路程内汽车行驶的速度。‎ ‎(3)这段路程内发动机做功的功率。‎ 图TX10-1‎ ‎2.[2019·方向卷三]洒水车常用于城市道路的清洁,以达到净化环境的目的,如图TX10-2甲所示。下表是小梦同学从某洒水车说明书上获取的部分信息,请你结合题中提供的有关信息,求解下列问题:(g取10 N/kg,水的密度ρ水=1.0×‎1‎0‎‎3‎kg/m‎3‎)‎ 图TX10-2‎ 8‎ 空车质量m/t ‎4‎ 水罐容积V/m3‎ ‎6‎ 车轮与地面接触总面积S/m2‎ ‎0.05‎ ‎(1)该洒水车最多能装水的质量为多少?‎ ‎(2)该洒水车装满水静止在水平地面上时,对地面的压强是多少? (车轮与地面的接触总面积不变)[来 ‎(3)洒水车在洒水过程中,以如图乙所示的速度匀速直线行驶6 min,发动机的牵引力为1×104 N(保持不变),求6 min内牵引力做的功。‎ 类型二　电热分析与计算 ‎3.[2019·大同一模]电压力锅集高压锅与电饭锅优点于一体,既安全又环保。图TX10-3甲是一种新型电压力锅,图乙是该型号电压力锅工作电路简图,其中R是主加热器,R0是保压加热器,接通电路后,开关S自动与触点a、b接通,开始加热,当锅内温度达到105 ℃时,开关S自动与a、b断开,并与触点c接通,开始保压。现将5 kg初温为25 ℃的水加入电压力锅中,接通电路使其正常运行,图丙为电压力锅这次煮水全过程中电功率随时间的变化图像。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。求:‎ ‎(1)电压力锅加热状态时主加热器R的电阻值。‎ ‎(2)电压力锅从开始运行到水温刚达到105 ℃时的效率。‎ 图TX10-3‎ 8‎ ‎4.图TX10-4甲是一家用电暖器,有“低温”“中温”“高温”三挡,铭牌见下表(“高温”挡功率空出),图乙为其简化的电路原理图,S是自我保护开关,电暖器跌倒时,S自动断开,切断电源,保证安全。闭合开关S1时为“低温”挡。请完成下列问题:‎ 图TX10-4‎ ‎××牌电暖器 额定电压 ‎220 V 额定功率 低温挡 ‎550 W 中温挡 ‎1100 W 高温挡 频率 ‎50 Hz ‎(1)“低温”挡正常工作时的电阻是多少?‎ ‎(2)“高温”挡正常工作时的总电流是多少?‎ ‎(3)若某房间内空气质量为60 kg,空气温度为10 ℃,设定空气的比热容为1.1×103 J/(kg·℃)且保持不变,用该电暖器的“高温”挡正常工作20 min,放出热量的50%被房间内的空气吸收,那么可使此房间的空气温度升高多少?‎ 8‎ 类型三　综合分析与计算 ‎5.[2019·方向卷二]如图TX10-5所示的某款汽车,它的部分参数如下表所示,请你结合题中提供的有关信息解决以下问题:(g取10 N/kg,汽油的密度为0.7×103 kg/m3,汽油的热值为4.5×107 J/kg)‎ 自身质量/t ‎1.0‎ 油箱容积/L ‎40‎ 轮胎与水平地面接触总面积m2‎ ‎0.2‎ ‎(1)该汽车静止在水平地面上,对水平地面的压强是多少?‎ ‎(2)该汽车以72 km/h的速度匀速直线行驶时,汽车行驶的功率为28 kW,若汽油机效率为40%,油箱中加满汽油后,则以该速度汽车最多可匀速行驶的路程为多少?‎ 图TX10-5‎ ‎6.如图TX10-6甲所示是小梦家的电饭锅,其电路图如图乙所示。该电饭锅有加热和保温两种功能(由温控开关S控制)。待电饭锅放入质量是2.4 kg的食物和水后,小梦关闭了家中的其他用电器,只让电饭锅工作,她观察 8‎ 到电饭锅在加热状态时,电能表(如图丙所示)的转盘在12 min内转了600转,电饭锅内水和食物的温度从20 ℃升高到80 ℃。请你结合电能表提供的有关参数信息解决以下问题:[g取10 N/kg,食物和水在加热过程中比热容保持不变,均为4.0×103 J/(kg·℃)]‎ ‎(1)若电饭锅平放时与水平地面的接触面积是10 cm2,求电饭锅盛有2.4 kg的水和食物时对水平地面的压强。(该电饭锅的质量是2 kg)‎ ‎(2)小梦的妈妈将盛有水和食物的电饭锅,端到1 m高的灶台上,求她对电饭锅做的功。‎ ‎(3)当闭合开关S时,电饭锅是处于加热状态还是保温状态?请你写出分析过程。‎ ‎(4)求电饭锅中的食物和水总共吸收的热量。‎ ‎(5)求电饭锅的实际加热功率和加热效率。‎ ‎(6)若该电饭锅的保温功率是110 W,求电阻R2的阻值。‎ 图TX10-6‎ 8‎ ‎【参考答案】‎ ‎1.解:(1)车轮与地面的接触面积S=1600 cm2=0.16 m2,‎ 校车停在水平地面上时对水平地面的压力F压=G=mg=8×103 kg×10 N/kg=8×104N,‎ 校车停在水平地面上时对地面的压强p=F压S=‎8×1‎0‎‎4‎N‎0.16‎m‎2‎=5×105Pa。‎ ‎(2)这段路程内汽车行驶的速度 v=st=‎1.2×1‎0‎‎4‎m‎10×60s=20 m/s。‎ ‎(3)因为校车在平直公路上匀速运动,所以F=f,‎ 校车发动机的功率P=Wt=Fst=Fv=fv=2×103 N×20 m/s=4×104 W。‎ ‎2.解:(1)该洒水车最多能装水的质量 m水=ρ水V=1.0×103 kg/m3×6 m3=6.0×103 kg=6 t。‎ ‎(2)装满水的洒水车静止在水平地面上时对地面的压力 F=G总=m总g=(m+m水)g=(4×103 kg+6×103 kg)×10 N/kg=1×105 N,‎ 装满水的洒水车静止在水平地面上时对水平地面的压强p=FS=‎1×1‎0‎‎5‎N‎0.05‎m‎2‎=2×106Pa。‎ ‎(3)由图乙知,洒水车行驶的速度v=40 km/h,‎ 根据v=st得,汽车行驶的路程 s=vt=40 km/h×‎6‎‎60‎ h=4 km=4000 m,‎ ‎6 min为洒水车牵引力做的功W=F牵s=1×104 N×4000 m=4×107 J。‎ ‎3.解:(1)接通电路后,开关S自动与触点a、b接通,开始加热,电阻R、R0并联,由图丙知此时的功率为1000 W,‎ 当锅内温度达到105 ℃,开关S自动与a、b断开,并与触点c接通,开始保压,电阻R0单独工作,由图丙知此时的功率为120 W,‎ 所以电压力锅加热状态时主加热器R的功率为P主加热=P-P保压加热=1000 W-120 W=880 W;‎ 此时主加热器R的电阻值为 R=U‎2‎P主加热=‎(220V‎)‎‎2‎‎880W=55 Ω。‎ ‎(2)电压力锅从开始运行到水温刚达105 ℃时消耗的电能W=Pt=1000 W×35×60 s=2.1×106 J,‎ 水吸收的热量 Q吸=c水mΔt温=4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(105 ℃-25 ℃)=1.68×106 J,‎ 电压力锅从开始运行到水温刚达到105 ℃时的效率η=Q吸W=‎1.68×1‎0‎‎6‎J‎2.1×1‎0‎‎6‎J=80%。‎ ‎4.解:(1)闭合开关S1时为“低温”挡,电阻R1单独接入电路,由P=U‎2‎R可得,“低温”挡正常工作时的电阻是R1=U‎2‎P低=‎(220V‎)‎‎2‎‎550W=88 Ω。‎ ‎(2)闭合S1为“低温”挡,R1单独接入电路,闭合S2为“中温”挡,R2单独接入电路,S1、S2同时闭合为高温挡,R1、R2并联,则P高温=P低温+P中温=550 W+1100 W=1650 W,‎ 8‎ ‎“高温”挡时正常工作时的电流 I=P高温U=‎1650W‎220V=7.5 A。‎ ‎(3)电暖器的“高温”挡正常工作20 min,放出的热量 W=P高温t时=1650 W×20×60 s=1.98×106 J,‎ 空气吸收的热量Q吸=ηW=50%×1.98×106 J=0.99×106 J,‎ 由Q吸=cmΔt可得,房间的空气温度升高 Δt温=Q吸cm=‎0.99×1‎0‎‎6‎J‎1.1×1‎0‎‎3‎J/(kg·℃)×60kg=15 ℃。‎ ‎5.解:(1)汽车静止在水平地面上,对水平地面的压力F=G=mg=1000 kg×10 N/kg=1.0×104 N,‎ 汽车对水平地面的压强p=FS=‎1.0×1‎0‎‎4‎N‎0.2‎m‎2‎=5×104 Pa。‎ ‎(2)满油箱汽油的质量m1=ρV=0.7×103 kg/m3×40×10-3 m3=28 kg,‎ 加满油后汽油完全燃烧放出的热量Q=qm1=4.5×107 J/kg×28 kg=1.26×109 J,‎ 由η=WQ=PtQ得,加满油后汽车最多行驶的时间 t=QηP=‎1.26×1‎0‎‎9‎J×40%‎‎28×1‎0‎‎3‎W=1.8×104s=5 h,‎ 加满油后汽车最多可匀速行驶的路程s=vt=72 km/h×5 h=360 km。‎ ‎6.解:(1)电饭锅盛有水和食物时对水平地面的压力F=G总=(m锅+m1)g=(2 kg+2.4 kg)×10 N/kg=44 N,‎ 电饭锅对水平地面的压强p=FS=‎44N‎1×1‎‎0‎‎-3‎m‎2‎=4.4×104 Pa。‎ ‎(2)小梦妈妈对盛有水和食物的电饭锅做的功W=G总h=44 N×1 m=44 J。‎ ‎(3)由图乙可知,闭合开关S时,R2被短路,只有R1接入电路,根据P=UI=U‎2‎R可知,电路两端的电压不变,电路中的电阻较小,则电路中消耗的电功率较大,电饭锅处于加热状态。‎ ‎(4)此加热过程中食物和水吸收的热量 Q吸=cm1(t-t0)=4.0×103 J/(kg·℃)×2.4 kg×(80 ℃-20 ℃)=5.76×105 J。‎ ‎(5)电饭锅工作12 min消耗的电能 W=‎600r‎3000r/(kW·h)‎=0.2 kW·h=7.2×105 J,‎ 电饭锅的实际加热功率 P加热=Wt=‎7.2×1‎0‎‎5‎J‎12×60s=1000 W,‎ 电饭锅的加热效率 η=Q吸W=‎5.76×1‎0‎‎5‎J‎7.2×1‎0‎‎5‎J=80%。‎ ‎(6)当开关S闭合时,电饭锅处于加热状态,电路中的加热功率P加热=1000 W。‎ 根据P=U‎2‎R可知,R1的阻值R1=U‎2‎P加热=‎(220V‎)‎‎2‎‎1000W=48.4 Ω,‎ 当开关S断开时,电阻R1和R2串联,电饭锅处于保温状态,P保温=110 W,‎ 此时电路中的电流 8‎ I=P保温U=‎110W‎220V=0.5 A,‎ 总电阻R总=UI=‎220V‎0.5A=440 Ω,‎ 电阻R2的阻值R2=R总-R1=440 Ω-48.4 Ω=391.6 Ω。‎ 8‎