专题五 综合应用题,专题特征【题型特点】中考压轴题是人们对中考试卷中最后一道或两道题的习惯称谓。压轴题的特点是：综合性强、难度大、区分度高。对于考生来说，若攻克了压轴题，就意味着能力强，可得高分；对命题者来说，把压轴题当作是一份试卷的“压轴戏”，常在“新颖”“综合”上下工夫。【题型解读】综合计算题是综合考查我们理解物理概念，掌握物理规律情况的有效手段之一，是评价理论联系实际能力、分类归纳能力、演绎推理能力、运算能力等各种能力高低的“试金石”，常为中考具有压轴意味、区分度较高的一种必考题型，考查的知识内容主要集中在力、电、热三块上，以力、电为主，不仅考查了学生对知识的掌握情况，还考查了学生的阅读能力、综合分析问题的能力、解题技巧、语言归纳及表述能力、计算能力及对数据的处理能力等，可谓是一题多用。【解题方法】下面介绍几种解答综合计算题的常见方法：(1)简化法：把题目中的复杂情景或现象进行梳理，找出相关环节或相关点，使要解决的复杂问题中突出某物理量或规律，使复杂得以简化，减少一些混淆和混乱，如画等效电路图，分析物体受力，将连结体看成一个整体分析受力等。(2)隐含条件法：通过审题，从题中叙述的物理现象的语言或给出的情景或元件设备等环节中，挖掘出解答问题所需要的隐含在其中的条件，使计算环节减少，答案误差减少，如灯泡正常发光，装水的矿泉水瓶倒过来后的压强、压力变化等。(3)极值法：也叫端点法，对不定值问题或变化范围问题的解答有重要的使用价值，解答这类问题，应弄清要研究的是哪个变化物理量的值或哪个物理量的变化范围，然后确定变化的规律或方向，最后用相对应的物理规律或物理概念，一个对应点一个对应点的计算取值，如求变阻器的阻值变化范围、功率变化范围；物体被拉出水面前后拉力变化范围或功率变化范围等。题型一 力学综合计算题考查内容：1．基本物理量：速度、密度、压强、功率。2．主要规律：二力平衡条件(受力分析)、液体压强规律、阿基米德原理、杠杆平衡条件、能量守恒及机械效率。3．容易混淆的问题：重力和压力、压力和压强、漂浮和悬浮功和功率、功和能量、功率和机械效率。【例1】(2022遵义中考)一体重为600N，双脚与地面接触面积为0.05m2的工人，用如图所示的滑轮组将重为800N的物体匀速提高了0.5m，此时该滑轮组的机械效率为80%，求：(不计绳重及摩擦)13\n(1)在匀速提升物体的过程中，工人对绳子的拉力为多大。(2)在匀速提升物体的过程中，工人对地面的压强为多大。(3)使用该滑轮组，这个工人最多能提起多重的物体。【解析】此题考查了压强、滑轮组等知识点，综合性较强，初看起来很复杂，我们可以将它们分解成一个个知识点来解答，由图可知，n＝2，s＝2h＝2×0.5m＝1m。【答案】解：(1)当提升G＝800N的重物时，W有＝Gh＝800N×0.5m＝400J；已知η＝80%，根据η＝W有用,W总，拉力做功：W总＝W有用,η＝400J,80%＝500J；根据公式W＝Fs，拉力为：F＝W总,s＝500J,1m＝500N；(2)地面受到的压力：F压＝G人－F＝600N－500N＝100N，S＝0.05m2，工人对地面的压强：p＝F压,S＝100N,0.05m2＝2×103Pa；(3)根据公式F＝1,n(G＋G动)，动滑轮重力G动＝nF－G＝2×500N－800N＝200N；人的最大拉力F大＝G人＝600N，提升物体的最大重力G大＝nF大－G动＝2×600N－200N＝1000N。【方法归纳】平衡状态时分析物体受力关系从而进行简化分析，从题中提出的问题结合力的平衡、滑轮平衡中抽出物理模型进行分析解答。解决问题的关键是找到滑轮组中承担物重的绳子的段数、物体的受力情况，需从装置图中获取有用信息。正确理解有用功、总功、额外功。题型二 电学综合计算题1．电学公式和电路特点梳理串联并联电压总电压等于各部分用电器电压之和：U总＝U1＋U2＋U3＋……＋Un与电源并联部分的用电器电压相等：U总＝U1＝U2＝U3＝……＝Un电流电路中电流处处相等：I总＝I1＝I2＝I3＝……＝In干路中的电流等于各支路之和：I干＝I1＋I2＋I3电阻电路中总电阻等于各部分电阻之和：R总＝R1＋R2＋R3总电阻的倒数等于各电阻倒数之和欧姆定律通过导体的电流与导体两端电压成正比，与导体的电阻成反比：电功13\n电功率焦耳定律电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，与导体，电阻成正比，与通电时间成正比Q＝I2Rt推导规律在串联电路中，各用电器的电阻之比等于电压值比：R1∶R2＝U1∶U2在并联电路中，各用电器的电阻之比等于电流的倒数比：R1∶R2＝I2∶I12.解题步骤做电学计算题，一般的按照以下几个步骤来求解(1)判断电路中各用电器的连接关系(2)了解各用电器在不同情况下会有怎样的结果(3)选用公式，根据电路情况进行推算【例2】(2022习水校级中考模拟)如图所示，电源的电压为12V，且保持不变，R0为“100Ω 0.5A”的滑动变阻器，R2＝10Ω，cd和ef为两对接线柱，另有一只定值电阻R1和一根导线接在两对接线柱上。当闭合S、S1，断开S2，滑动变阻器的滑片P置于最左端a时，滑动变阻器消耗的功率为1W；当闭合S、S2，断开S1，滑片P置于中点时，滑动变阻器消耗的功率为2W。(1)通过计算确定电阻R1及导线的位置并求出R1的阻值。(2)闭合S、S2，断开S1，使R2消耗的功率不小于0.9W，且保持电路安全工作，求滑动变阻器接入电路的阻值范围。【解析】(1)假设导线在ef间，则当闭合S、S1，断开S2，滑片P位于左端a点时，只有变阻器接入电路，由变阻器的实际功率即可判定是否正确，可判定R1及导线位置，由P＝I2R求出电流I，从而可求出R1。(2)闭合S、S2，断开S1，变阻器与R2串联，由P＝I2R求出电路中最小电流，R2两端最小电压，从而可求出滑动变阻器接入电路的最大阻值，同理根据变阻器额定电流可判断出电路能达到的最大电流，从而可求出变阻器接入电路中的最小阻值。【答案】解：(1)假设导线位置在ef间，则当闭合S、S1，断开S2，滑片P位于最左端时只有变阻器接入电路，P变＝U2,R0＝(12V)2,100Ω＝1.44W，因为P变>P实1，所以ef间不是导线而是电阻R1，导线在cd间，此时I1＝P实1,R0＝1W,100Ω＝0.1A，U实大＝I1R0＝0.1A×100Ω＝10V，R1＝U1,I1＝U－U实1,I1＝12V－10V,0.1A＝20Ω；(2)闭合S、S2断开，S1，变阻器与R2串联，使R2的功率不小于0.9W，则Imin＝P2min,R2＝0.9W,10Ω＝0.3A，R2最小电压U2min＝IminR2＝0.3A×10Ω＝3V，R0max＝U0max,Imin＝12V－3V,0.3A＝30Ω，I变额＝0.5A，Imax＝0.5A，U2max＝ImaxR2＝0.5×10Ω＝5V，则R0max＝U0min,Imax＝12V－5V,0.5A＝14Ω，滑动变阻器的取值范围14～30Ω。13\n【方法归纳】电学计算应先根据题目要求画出对应的等效电路，弄清电路的连接方式，再根据串、并联电路的特点，结合欧姆定律、电功率列等式计算。题型三 力、电、热综合计算综合计算题综合多种物理过程，有的联系生活实际，常常立意于新的物理情境。解题过程运用多个物理概念及规律，分析多个研究对象，该类题型有：能量效率问题、电热结合、力热结合、电力结合等；要求学生在解题技巧上，仔细审题，对题目进行认真分析划分为子问题，划分步骤，逐层深入，建立有关方程，求解；要求学生关注生活中的物理，学会思考，学会知识迁移和建模，尝试用物理知识解决各类问题，逐步提高综合能力。此类综合计算题在遵义物理历年中考中常常以发电机、电动机、压敏电阻、滑动变阻器、简单机械为载体，建立力与电之间的联系，或考查力电转换，或力与电并列设置问题进行考查；同时以电热器为载体，利用电流的热效应给水等物质加热。焦耳定律是试题考查的重要知识点，能量转化方向是试题的热点。或结合汽车、汽艇、飞机、推土机等机械，构建了力、热之间的联系，因而成为了力、热综合题的载体v＝s,t、P＝F,s、P＝W,t、W＝Fs、P＝Fv、Q＝qm是解题常用的公式。【例3】(2022遵义中考)遵义市余庆县境内的构皮滩电站是乌江干流上最大的水电站，电站大坝高为232.5m，坝内水深最大可达150m，装机容量达300万千瓦，多年年平均发电量为96.67亿千瓦时(9.667×109kW·h)，修建水电站，用水力发电代替火力发电，可以节约大量的煤炭资源。(1)该水电站坝内水产生的压强为多少？(ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg)(2)该水电站在丰水期可实现满装机容量连接发电，若丰水期为一个月(按30天计)，则丰水期可发电多少千瓦时？(3)若火力发电站的发电效率为36%(发电能量与所消耗燃料完全燃烧放出的热量之比)，煤炭的热值取3.3×107J/kg，以构皮滩电站的多年年均发电量计，若改用火力发电，每年需消耗多少煤炭？(结果保留两位有效数字，1kW·h＝3.6×106J)【答案】解：(1)水产生的压强p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×150m＝1.5×106Pa；(2)丰水期的发电量W＝Pt＝3×106kW·h×24h×30＝2.16×109kW·h；(3)煤完全燃烧释放的热量Q＝W,η＝9.667×109×3.6×106J,36%＝9.667×1016J，∵Q＝mq，∴煤的质量m＝9.667×1016J,3.3×107J/kg＝2.9×109kg＝2.9×106t。,专题训练1.(2022遵义中考)一矿石样品的质量为58g，将其放入盛有50mL酒精的量筒中，样品完全浸入酒精后酒精的液面上升至70mL处。已知空量筒质量为60g，量筒底面与水平桌面的接触面积为2cm2。(g取10N/kg，酒精密度为0.8×103kg/m3，1mL＝1cm3)求：(1)矿石的密度。(2)将矿石样品放入盛酒精的量筒中后，三者的总质量。(3)将矿石样品放入盛酒精的量筒中后，放置于水平桌面上，量筒对桌面的压强。13\n解：(1)样品矿石的体积：V矿石＝V总－V酒精＝70mL－50mL＝20mL＝20cm3，矿石的密度：ρ矿石＝m矿石,V矿石＝58g,20cm3＝2.9g/cm3；(2)量筒中酒精的体积：V酒精＝50mL＝50cm3，酒精的质量：m酒精＝ρ酒精V酒精＝0.8g/cm3×50cm3＝40g，将矿石样品放入盛酒精的量筒中后，三者的总质量：m＝m酒精＋m量筒＋m矿石＝40g＋60g＋58g＝158g＝0.158kg；(3)将矿石样品放入盛酒精的量筒中后，放置于水平桌面上时，量筒对桌面的压力：F＝G＝mg＝0.158kg×10N/kg＝1.58N，2．(2022遵义中考)搬运工人用如图所示的滑轮组将一个重120N的物体匀速提升3m，所用的拉力为50N，不计绳重及摩擦。求：(1)滑轮组的机械效率。(2)动滑轮的重。(3)若用该滑轮组同时拉4个这样的物体，拉力为多大。解：由图可知，n＝3；(1)滑轮组的机械效率：η＝W有,W总×100%＝Gh,Fs×100%＝G,3F×100%＝120N,3×50N×100%＝80%；(2)由F＝1,n(G＋G动)可得，动滑轮的重：G动＝3F－G＝3×50N－120N＝30N；(3)若用该滑轮组同时拉4个这样的物体，则拉力：F′＝1,3(4G＋G动)＝1,3(4×120N＋30N)＝170N。答：(1)滑轮组的机械效率为80%；(2)动滑轮的重为30N；(3)若用该滑轮组同时拉4个这样的物体，拉力为170N。3．(2022遵义中考)我国自主设计研发的“蛟龙”号载人深潜器不断刷新潜水深度纪录，为我国探究深海海洋资源提供了大量宝贵资料。“蛟龙”号的一些主要参数如表所示，“蛟龙”号可在潜水器外搭载几块压载铁块作无动力下潜。在一次下潜中，搭载3名乘员下潜到7200m深处作业，3名乘员总质量为180kg，自带装备总质量为220kg，海水密度取1.0×103kg/m3，压载铁的密度为7.9×103kg/m3，g取10N/kg。求：项目参数规格长8.2m，宽3.0m，高3.4m空重22t(不含乘员、装备、压载铁块)最大负荷220kg(不含乘员)乘员准载3人，每人不超过80kg(1)“蛟龙”号搭载3名乘员及装备(不含压载铁块)时的总质量。(2)“蛟龙”号下潜到顶部距海面7200m深处时顶部受到海水的压强。13\n(3)“蛟龙”号潜水器无动力下潜时，需在外部搭载4块压载铁块，每块压载铁块的质量为3.16×104kg，无动力下潜时整个潜水器受到的浮力多大。解：(1)已知“蛟龙”号、3名乘员及装备的质量，则“蛟龙”号搭载3名乘员及装备(不含压载铁块)时的总质量为：m总＝m空重＋m人＋m装备＝22×103kg＋180kg＋220kg＝2.24×104kg；(2)“蛟龙”号下潜到顶部距海面7200m深处时顶部受到海水的压强：p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×7200m＝7.2×107Pa；(3)由ρ＝m,V可得，一块压载铁的体积：V0＝m0,ρ铁＝3.16×104kg,7.9×103kg/m3＝4m3；4块压载铁的体积：V铁＝4V0＝4×4m3＝16m3；“蛟龙”号潜水器的体积：V＝abc＝8.2m×3.0m×3.4m＝83.64m3；无动力下潜时整个潜水器的体积，即排开液体的体积：V排＝V＋V铁＝83.64m3＋16m3＝99.64m3，由阿基米德原理可得整个潜水器受到的浮力：F浮＝ρ液gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×99.64m3＝9.964×105N。答：(1)“蛟龙”号搭载3名乘员及装备(不含压载铁块)时的总质量是2.24×104kg；(2)“蛟龙”号下潜到顶部距海面7200m深处时顶部受到海水的压强是7.2×107Pa；(3)“蛟龙”号无动力下潜时整个潜水器受到的浮力是9.964×105N。4．(2022遵义二模)某村在新农村建设中需在河道上修建一座石桥，图甲是使用吊车向河底投放圆柱形石块的示意图，在整个投放的过程中，石块始终以0.05m/s的速度匀速下降，图乙是吊车钢丝绳的拉力F随时间的变化图像(水的阻力忽略不计)。(g取10N/kg)请求： (1)石块的重力和石块全部浸没在河水中时所受的浮力。(2)投放石块的地方河水的深度和河水对河底的压强。(3)石块的密度(保留一位小数)。解：(1)由图可知，当石块没有浸入水中时，拉力F＝7000N，此时拉力等于重力，则石块的重力：G＝F示1＝7000N；当石块全部浸没后，受到的浮力：F浮＝G－F示2＝7000N－4000N＝3000N；(2)由图乙可知，石块从接触水面到接触河底用的时间t＝140s－40s＝100s，由v＝s,t得河水的深度：h＝s＝vt＝0.05m/s×100s＝5m，河水对河底的压强：p＝ρgh＝1×103kg/m3×10N/kg×5m＝5×104Pa；(3)由F浮＝ρ水gV排得石块排开水的体积：V排＝F浮,ρ水g＝3000N,1×103kg/m3×10N/kg＝0.3m3，13\n因为石块完全浸没，所以石块体积：V＝V排＝0.3m3，石块质量：m＝G,g＝7000N,10N/kg＝700kg，石块的密度：ρ石＝m,V＝700kg,0.3m3≈2.3×103kg/m3。答：(1)石块的重力为7000N，石块全部浸没在河水中时所受的浮力为3000N；(2)投放石块的地方河水的深度为5m，河水对河底的压强为5×104Pa；(3)石块的密度为2.3×103kg/m3。5．(2022遵义中考)如图所示的电路中，电源电压保持不变，小灯泡标有“9V 9W”的字样，当闭合S，S1，S2，断开S3时，灯泡正常发光，此时电流表示数为I，求：(假设小灯泡的电阻始终保持不变)(1)闭合S、S2，断开S1、S3时，电流表的示数与I相比变化了0.4A，则此时小灯泡的实际功率为多大？(2)同时闭合四个开关，并将滑动变阻器的滑片P移到中点时，电流表的示数与I相比变化了0.6A，则滑动变阻器的最大阻值为多少？(3)闭合S、S3，断开S1、S2，把滑动变阻器的滑片P分别移到a端和b端时，R1上消耗的电功率之比是多少？解：(1)①当闭合S、S1、S2，断开S3时，电路为L的简单电路，电流表测电路中的电流，因灯泡正常发光，所以，电源的电压U＝UL＝9V，由P＝UI可得，此时电路中的电流：I＝IL＝PL,UL＝9W,9V＝1A，由I＝U,R可得，灯泡的电阻：RL＝UL,IL＝9V,1A＝9Ω；②闭合S、S2，断开S1、S3时，R1与灯泡L串联，电流表测电路中的电流，因电路中的总电阻大于灯泡的电阻，且电流表的示数与I相比变化了0.4A，所以，此时电路中的电流：I′＝I－0.4A＝1A－0.4A＝0.6A，此时小灯泡的实际功率：PL′＝(I′)2RL＝(0.6A)2×9Ω＝3.24W，电路中的总电阻：R＝U,I′＝9V,0.6A＝15Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R1＝R－RL＝15Ω－9Ω＝6Ω；13\n(2)同时闭合四个开关，并将滑动变阻器的滑片P移到中点时，灯泡与滑动变阻器最大阻值的一半并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，通过灯泡的电流仍为1A不变，则通过滑动变阻器的电流I滑＝0.6A，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，滑动变阻器的最大阻值：Rab＝2×U,I滑＝2×9V,0.6A＝2×15Ω＝30Ω；(3)闭合S、S3，断开S1、S2，把滑动变阻器的滑片6．(2022遵义中考)如图所示电路，定值电阻R0＝6Ω，灯L标有“6V 3W”字样，灯L的阻值及电源电压保持不变。闭合开关S，当滑动变阻器R的滑片P置于最左端时，电流表的示数为0.8A；滑片P置于最右端时，电流表的示数为0.55A。求：(1)灯L正常工作时的电阻。(2)滑动变阻器的最大阻值。(3)滑动变阻器滑片P置于最右端，通电10s，灯L消耗的电能。解：(1)由P＝U2,R可得，灯L正常发光时的电阻：RL＝U2L,PL＝(6V)2,3W＝12Ω；(2)当滑动变阻器R的滑片P置于最左端时，定值电阻R0与滑动变阻器的最大阻值R并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，且干路电流等于各支路电流之和，所以，电流表的示数：I＝I0＋IR＝U,R0＋U,R＝U,6Ω＋U,R＝0.8A，即U,6Ω＋U,R＝0.8A……①，滑片P置于最右端时，灯泡L与滑动变阻器的最大阻值R并联，电流表测干路电流，则电流表的示数：I′＝IL＋IR′＝U,RL＋U,R＝U,12Ω＋U,R＝0.55A，即U,12Ω＋U,R＝0.55A……②，由①－②可得：U,6Ω－U,12Ω＝U,12Ω＝0.8A－0.55A＝0.25A，解得：U＝3V，代入①式可得：R＝10Ω；(3)滑动变阻器滑片P置于最右端，通电10s，灯L消耗的电能：WL＝U2,RLt＝(3V)2,12Ω×10s＝7.5J。答：(1)灯L正常工作时的电阻为12Ω；(2)滑动变阻器的最大阻值为10Ω；(3)滑动变阻器滑片P置于最右端，通电10s，灯L消耗的电能为7.5J。13\n7．(2022遵义中考)如图所示，电源电压保持不变，灯丝电阻不受温度影响，滑动变阻器的最大电阻为12Ω。当S闭合，S1断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，电压表示数为6V；当S、S1都闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，电流表的示数为2A。(1)当S、S1都闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，电压表的示数是多少？(2)电源电压是多少？(3)S闭合，S1断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，灯L在10min内消耗的电能是多少？解：(1)当S、S1闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，灯L与R并联，电压表测量电流表两端的电压，因为电流表的内阻很小，所以电压表的时数为零(几乎为零)。(2)当S闭合，S1断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，灯L与R串联，电压表测量R两端的电压，电流表测量电路电流；电路中的电流：I＝IR＝Ua,R＝6V,12Ω＝0.5A；设灯L的电阻为RL，电源电压为U；由串联电路电压规律和欧姆定律可得：Ua＋IRL＝U，即6V＋0.5A×RL＝U……①，当S、S1都闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，灯L与R并联，电流表测量干路电流；由于并联电路中干路电流等于各支路电流之和，则I＝IL＋I滑，即U,RL＋U,12Ω＝2A……②，联立①②解得：U＝12V，RL＝12Ω；(3)当S闭合，S1断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，灯L与R串联，此时电路电流为0.5A；则灯L在10min内消耗的电能：WL＝I2RLt＝(0.5A)2×12Ω×10×60s＝1800J。答：(1)当S、S1都闭合，滑动变阻器的滑片P在b端时，电压表的示数是0；(2)电源电压是12V；(3)S闭合，S1断开，滑动变阻器的滑片P在a端时，灯L在10min内消耗的电能是1800J。8．(2022遵义中考)如图甲所示，灯泡L标有“6V 3W”字样，电源电压及灯丝电阻保持不变，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～15V，变阻器R的最大阻值为100Ω。只闭合开关S、S1，移动滑片P的过程中，电流表示数与变阻器连入电路的阻值变化关系如图乙所示，当滑片P在a点时，电压表示数为10V，电流表示数为Ia；只闭合开关S、S2，滑片P置于b点时，变阻器连入电路的电阻为Rb，电流表的示数为Ib，已知Rb∶R0＝7∶3，Ia∶Ib＝5∶4。求： 13\n(1)小灯泡正常工作时的电阻RL。(2)只闭合S、S2，滑片P在b点时，电流表的示数Ib。(3)电源电压。解：(1)由P＝U2,R可得，小灯泡正常工作时的电阻：RL＝U2额,P额＝(6V)2,3W＝12Ω；(2)只闭合开关S、S1，R与R0串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，滑片P在a点时，电压表示数为10V，此时电流表示数为Ia；由图像乙可知，当电流表示数为Ia时，滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω，根据欧姆定律可得：Ia＝U滑,R滑＝10V,20Ω＝0.5A，已知Ia∶Ib＝5∶4，所以只闭合S、S2，滑片P在b点时，电流表的示数Ib＝4,5Ia＝4,5×0.5A＝0.4A；(3)只闭合开关S、S1，滑片P在a点时，R与R0串联，U滑＝10V，根据串联电路中总电压等于各分电压之和以及欧姆定律可得电源电压：U＝U滑＋IaR0＝10V＋0.5A×R0……①，只闭合开关S、S2，滑片P置于b点时，Rb与L串联，根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和以及欧姆定律可得电源电压：U＝Ib(Rb＋RL)＝0.4A×(Rb＋12Ω)……②，已知Rb∶R0＝7∶3……③，联立由①②③解得：R0＝12Ω，则电源电压：U＝10V＋0.5A×R0＝10V＋0.5A×12Ω＝16V。答：(1)小灯泡正常工作时的电阻12Ω；9．(2022遵义中考)电磁炉因高效、安全、方便而进入千家万户。小芳家有一台电磁炉，其部分参数如图所示，小芳选用功率为2000W的档位，将锅内质量为2.5kg，深度为8cm，初温为20℃的水烧开，耗时8min，求：[c水＝4.2×103J/(kg·℃)，g取10N/kg，当地气压为1个标准大气压]型号XXX额定电压220V工作频率50Hz额定功率400～2000W(1)锅内的水对锅底产生的压强为多大。(2)锅内的水吸收的热量为多少。(3)若小芳改用功率为1600W的档位，用同一只锅将相同质量、相同初温的水烧开，耗时650s，请通过计算说明选用哪个档位烧水，消耗的电能更少。解：(1)此时水对锅底产生的压强为：p＝ρgh＝1000kg/m3×10N/kg×0.08m＝800Pa；(2)水吸收的热量为：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×2.5kg×(100℃－20℃)＝8.4×105J；(3)此时用2000W的档位消耗的电能是：W＝Pt＝2000W×480s＝9.6×105J；此时用1600W的档位消耗的电能是：W＝Pt＝1600W×650s＝1.04×106J；故用2000W的档位消耗的电能更少一些。答：(1)锅内的水对锅底产生的压强为800Pa；13\n(2)锅内的水吸收的热量为8.4×105J；(3)选用2000W档位消耗的电能更少。10．(2022遵义中考)云门屯景区是位于遵义市新蒲新区三渡镇的国家4A级景区，该景区核心景点之一“天门洞”是乐安江在此穿山而过留下的宽80余米、高100余米的巨形山洞，十分壮观。为了减少环境污染，江上游船采用电力驱动，如图为一艘电动游船正驶过天门洞。这种游船满载时，船和人的总质量为2800kg。(g取10N/kg，水的密度为1.0×103kg/m3)(1)该游船满载时，外船底最深处距水面0.5m，该处所受水的压强为多大？(2)该游船满载时，游船排开水的体积为多少？(3)该游船满载时，在平静的乐安江上以1.5m/s的速度匀速行驶，此时游船所受水的阻力为400N，驱动电机的工作电压为60V，且消耗的电能有80%用来克服水的阻力做功，则此时驱动电机的工作电流为多少？解：(1)满载时船底受到水的压强为：p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m＝5×103Pa；(2)游船处于漂浮状态，则所受浮力等于总重力；即F浮＝G总＝m总g；由于F浮＝G排＝m排g，则m排＝m总＝2800kg，由ρ＝m,V得：V排＝m排,ρ水＝2800kg,1.0×103kg/m3＝2.8m3；(3)由于游船匀速行驶，则此时游船的动力F＝f＝400N；动力功率为：P机械＝Fv＝400N×1.5m/s＝600W；根据η＝P机械,P电得：消耗的电功率P电＝P机械,η＝600W,80%＝750W，由P＝UI得：电流I＝P电,U＝750W,60V＝12.5A。11．(2022遵义中考)太阳能热水器具有安全、节能、环保等优点，某品牌太阳能热水器保温储水箱储水120kg，集热管长1.8m，内底部到储水箱中水面的高度为1.5m。若某地太阳光照射的时间为平均每天5h，太阳能辐射到集热管上的平均功率为3.5×103W。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)，g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3]求：(1)水对集热管内底部的压强。(2)当储水箱中的水吸收的热量为2.52×107J时，水升高的温度。(3)若该太阳能集热管5h接收的能量全部用来驱动一辆电动汽车，电动汽车质量为500kg，运行过程中受到的平均阻力为车重的0.02倍，可供该电动汽车以36km/h的速度匀速行驶多少小时。解：(1)水对集热管内底部的压强：p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5m＝1.5×104Pa；13\n(2)当储水箱中的水吸收的热量为2.52×107J时，由Q吸＝cmΔt可得，水升高的温度：Δt＝Q吸,cm＝2.52×107J,4.2×103J/(kg·℃)×120kg＝50℃；(3)太阳能辐射到集热管上的功：W＝Pt＝3.5×103W×5×3600s＝6.3×107J，电动汽车受到的阻力：f＝0.02G＝0.02mg＝0.02×500kg×10N/kg＝100N，12．(2022遵义中考)有一种挂式电热水器内部简化电路如图所示，该热水器设有高、中、低三档，已知电热丝R1＝55Ω，高档加热功率为1100W，电热转化效率为80%，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。求：(1)将2kg水从20℃加热到75℃需要吸收多少热量。(2)用高档将2kg水从20℃加热到75℃需要多少时间。(3)只闭合S、S2时，电热水器的电功率是多少。解：(1)水吸收的热量：Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(75℃－20℃)＝4.62×105J；(2)由η＝Q吸,W×100%可得，消耗的电能：W＝Q吸,η＝4.62×105J,80%＝5.775×105J，由P＝W,t可得，需要的加热时间：t′＝W,P＝5.775×105J,1100W＝525s；(3)由电路图可知，闭合S、S1、S2时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，电路的总功率最大，热水器处于高档，此时电热丝R1的功率P1＝U2,R1＝(220V)2,55Ω＝880W，因电路的总功率等于各用电器功率之和，所以，电热丝R2的功率P2＝P高－P1＝1100W－880W＝220W；只闭合S、S2时，电路为R2的简单电路，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，电热水器的电功率为220W。答：(1)将2kg水从20℃加热到75℃需要吸收4.62×105J的热量；(2)用高温档将2kg的水从20℃加热到75℃需要525s；(3)只闭合S、S2时，电热水器的电功率是220W。13\n13．(2022遵义一模)如图甲是某家用电热水器储水箱水位探测电路原理图，其电加热的额定功率为2000W，其中电源电压为24V，A为水位指示表(由量程为0～0.6A电流表改成)，R0阻值为50Ω，Rx为压敏电阻，其阻值与储水箱水深的关系如图乙所示。 (1)当水箱中水的深度为80cm时，水对水箱底部的压强是多大？(2)当电流表的示数为0.12A时，则水箱中的水的深度是多少？(3)阴雨天，用电将储水箱中50kg、30℃的水加热到50℃，正常通电至少要多长时间？(用电加热时的效率为84%，g取10N/kg)解：(1)当水箱中水的深度为80cm时，水对水箱底部的压强：p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.8m＝8000Pa；(2)当电流表的示数为0.12A时，由I＝U,R可得，电路中的总电阻：R＝U,I＝24V,0.12A＝200Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，Rx的阻值：Rx＝R－R0＝200Ω－50Ω＝150Ω，由图乙可知，水箱中的水的深度为20cm；(3)水吸收的热量：Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×50kg×(50℃－30℃)＝4.2×106J，由η＝Q吸,W×100%可得，消耗的电能：W＝Q吸,η＝4.2×106J,84%＝5×106J，由P＝W,t可知，需要加热的时间：t′＝W,P加＝5×106J,2000W＝2500s。答：(1)当水箱中水的深度为80cm时，水对水箱底部的压强是8000Pa；(2)当电流表的示数为0.12A时，则水箱中的水的深度是20cm；13
