1、無專題專題 27力學、熱學和電學的綜合計算力學、熱學和電學的綜合計算一、計算題一、計算題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參數型號FEDH50額定電壓220V最大水量50L額定功率2000W現將水箱中裝滿水，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。汽車加速，汽油機提供的動力不足時，蓄電池的電能轉化為動能，使汽車加速更快；汽車減速，汽車動能轉化為電能，由蓄電池貯存起來，減少能量的浪費。兩種動力系統也可以獨立工作，只有汽油機工作時，與

2、一般的汽車相同；只使用電力時，由電動機提供動力。右表是國產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）僅由電動機提供動力，汽車勻速持續行駛的最大距離是多少？不考慮電能轉化為機械能時能量的損失。（3）僅由汽油機提供動力，汽車勻速行駛每百公里的油耗是多少升？假設汽車受到的阻力不變，汽油的熱值為 3.0107J/ L（即焦耳/升） ，汽油機的效率為 24%。無3.如圖所示為某品牌蒸汽掛燙機，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，水通過進水閥門流到發

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的部分參數g=10N/kg，C水=4.2103J/（kg） ，g=10N/kg發熱功率880W額定電壓220V儲水箱注滿水量2kg掛燙機凈重4kg輪子與地面接觸的總面積12cm2（1）儲水箱注滿水后掛燙機對水平地面的壓強是多少？（2）該蒸汽掛燙機正常工作時通過發熱體的電流是多少？（3）如果發熱體每分鐘能把 25g 水由 20加熱至 100，在這一過程中水吸收了多少熱量？發熱體產生多少熱量4.如圖是一種配有風力發電機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、風力發電機葉片上的風功率與風速之間的關系如下表所示，風能轉化為電能的效無率為 4%，光電池將光能轉化為電能的效率為光風速（m/s） 2468101216風功率（W）151254201000200033758000（1）無風的晴天，光照 6h，太陽能電池板產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？光電池將光能轉化為電能的功率光為多大？（2）在有風的晴天，經 3h 的光照和風吹，路燈可正常工作 7h，則當時的風速為多大？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 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觀察該電熱水壺的銘牌時發現其額定加熱功率模糊不清晰，其它銘牌標記均清晰（如表所示） ；燒水前他關掉家里其它用電器，只接通電熱水壺控制開關，小電動機開始額定電壓下用 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還觀察到，在電熱水壺燒水的過程中，家里標有 3000r/kWh 的電能表在 30

7、s 內轉盤轉了 50 轉 （g=10N/kg，水=1.0103kg/m3，c水=4.2103J/（kg） ） 無求：（1）小電動機提升水的工作效率；（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家中的實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，該車電動機的工作電壓為 32V，電能轉化為機械能的效率為 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，人和車的總質量為 100kg，在此過程中：（1）

8、電動自行車對水平地面的壓強是多少？（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，電動機的工作電流為多少？9.有一混合動力汽車，由汽車發動機（汽油機）和電動機為驅動系統提供動力，汽油發動機每一個工作循環活塞經歷四個沖程，帶動曲軸轉動兩圈，該汽油發動機的最大功率是 69kW，以最大功率工作時曲軸轉速為 5000r/min活塞從氣缸一端運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，動力完全由汽油發動機提供，若汽車汽油發動機的輸出功率為 54kW，則此時汽車所受的阻力是多大？b當駕駛員看到前方限速標志時，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）若該汽車汽油發動機以最大功率工作時，吸氣沖程末氣缸內每升混合氣體中汽油質量是 7.2105kg，此時這臺汽油發動機

10、的效率是多少？（q汽油=4.6107J/kg）10.有一電熱水器，質量為 20kg，裝滿水后的總質量為 70kg，該熱水器額定電壓是 220V，內部有兩個加熱管，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，膨脹螺釘的拉力 F1是多大？（3）若熱水器內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、開水器的結構如圖甲所示（剖面圖） ，簡化的內部電路如圖乙所示，進水管管口的閥門由輕質浮子1 和與它們相連的兩根輕質硬桿控制，只有進水管中的水壓在正常范圍內，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。當冷水箱中的水位達到一定高的時，浮子 2 浮起，會觸動單刀三擲開關 S1，煮水電熱管 R1通電發熱，冷水被煮沸，水面升高，開水就從出水管進入貯水箱，當貯水箱中水位達到一定高度時，浮子 3 浮起，又會觸動單刀三擲開關 S1，煮水暫停，一旦貯水箱中水溫下降使溫控開關 S2閉合，保溫電熱管 R2就會通電發熱，開水處于保溫狀態。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熱功率。（2）圖甲中，當浮子 1 上升到最高處后，它的最上端恰好和出水管管口相平，閥門就會將進水管管口關閉， 此時 AC 桿沿豎直方向。 已知浮子 1 的體積V=2.510-4m， 進水管管口和閥門的橫截面積 S 均為 110-4m（不計閥門的質量、管壁的厚度及兩者之間的摩擦） ；BOBA=201（O 為輕質浮子 1 的球心、A 為兩輕質硬桿的相交處，B 為輕質硬桿BO 的轉軸） ，水箱內水面上方的氣壓 P0=1105Pa。為了不讓冷水直接進入貯水箱，進水管管口閥門的上表面受到的壓強不能超過多少 Pa?12.如圖甲是某工廠生產流水線產品輸送計數裝置示意

13、圖（俯視圖） ，立方體產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，產品的質量 m =0.8kg 。計數器由電流表和電路計數元件組成（電流表和計數元件的電阻不計） ，通過電路中電流的變化計數產品，a 為激光源，R1為光敏電阻，R2為保護電阻。當激光射向 R1時，R1阻值變小，每當產品運動通過 a 與 R1之間時，射向 R1的光線會被產品擋住，R1阻值變大。閉合開關，電路中計數器中電流的示數 I 隨時間 t 的變化圖象如圖乙所示。 （g 取 10N/kg）無（1）不計空氣阻力，求傳送帶勻速運送產品過程中對每一個產品的作用力大小和方向。（2）求每個產品的邊長 L1和產品的間隔

14、L2。每個產品對傳送帶的壓強大小。（3）已知電源電壓 U=3V，R2=1k，求傳送帶運輸產品過程中 1min 內光敏電阻 R1消耗的電能。13.如圖所示的裝置很有創意它將比較耗水的洗衣機和同樣耗水但不太講究水質的馬桶連在一起： 上部是洗衣機（有關技術參數見銘牌） ，下部是馬桶，中間設有儲水箱洗衣機還設有加熱功能， （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）請問這種設計的優點： （請至少說出一個觀點）（2）求洗衣機脫水時的正常工作電流（3）某次洗衣時，首次進水量為 20kg，加熱時電能的 80%轉化為水的內能，正常加熱 14min 水的溫度升高 10就達

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

16、站的發電效率為 36%（發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，以構皮灘電站的多年年均發電量計，若改用火力發電，每年需消耗多少煤炭？（結果保留兩位有效數字，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 內從 A 點勻速水平移動到 B 點，再從 B 點勻速豎直提升 10s 到達 C 點，所用時間及各點間距離如丙圖所示，求：（1）A 到 B 過程，貨物對叉臂的壓強（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.有一種環保汽車，以蓄電池為驅動能源此環保汽車運動時，蓄電池為車上的電動機供電，電動機為汽車提供動力某輛這種 類型的環保汽車，總質量為 3103kg，汽車輪胎與 地面的總接觸面積為 0.1m2當它在永平路面上勻速行駛時， 電動機工作電流為 50A， 工作 電壓為 300V， 汽車所受阻力為車重的