题型专题04综合应用专题

题型训练(四)综合应用专题类型一力学综合题1.[2018·云南]雾炮车(又称多功能抑尘车)是利用高压原理向空气中喷洒颗粒格外细小的水雾,除去空气中过多的尘埃。某型号雾炮车的质量为10t,它配备了一个体积为10m3的水箱,为了方便清洗,水箱底部有一个排水孔,排水孔盖子面积约为100cm2。(g取10N/kg)(1)空载时,若雾炮车车轮与地面的总接触面积为0.8m2,则静止时车对水平地面的压强为多大?(2)当水箱中水的深度为1m时,排水孔盖子受到水的压力约为多大?(3)如图T4-1所示,当雾炮车在水平路面上匀速行驶并不断向外喷水时,雾炮车发动机的输出功率如何变化?为什么?图T4-12.2016年6月22日至8月12日,我国“探索一号”科考船在马里亚纳海域开展了我国海洋科技发展史上第一次综合性万米深渊科考活动。其中我国自主研制的“海斗号”无人潜水器最大潜深H=10767m,创造了我国无人潜水器的最大下潜及作业深度纪录。已知“探索一号”的满载排水量为m=6250t,船长l=94.45m,宽d=17.9m,最大吃水深度为h=8m,海水的密度ρ海水=1.03×103kg/m3,“海斗号”无人潜水器观察窗面积S=400cm2,g取10N/kg。求:(1)“探索一号”排开海水的最大体积V排。(保留整数位)(2)“海斗号”下潜到最深处时观察窗受到海水的压力F。(结果用科学计数法,保留三位有效数字)类型二电学综合题1.[2018·天津]甲、乙两地相距40km,在甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线,已知每条输电线每千米的电阻为0.2Ω。现输电线在某处发生了短路,为确定短路位置,抢修员进行了如下操作:在甲地利用电源(电压恒为6V)、定值电阻R0(阻值为20Ω)、电压表(量程为0~3V)以及开关等器材与输电线组成了一个检测电路(如图T4-2所示,电压表未画出):闭合开关后,电压表示数为2V;解答如下问题:(1)根据题意判定电压表的连接位置,将它接入检测电路。(2)计算出短路位置离甲地的距离。图T4-22.[2018·怀化]某电熨斗的电路如图T4-3所示,额定电压为220V,最大功率为440W,发热部分由调温电阻R和定值电阻R0组成。调温电阻R是可变电阻,其最大阻值为110Ω。温度对电阻值的影响忽略不计。则:(1)该电熨斗以最大功率工作10min消耗多少电能?(2)定值电阻R0的阻值为多大?(3)该电熨斗在以额定电压工作时的最小功率是多大?此时通过电熨斗的电流是多大?图T4-33.[2018·广安]电饭锅是家中常用的用电器,下表是小宇家中一台电饭锅的铭牌,其内部结构简化图如图T4-4所示,其中R1和R2都是电热丝(不考虑温度对电阻的影响)。(1)电饭锅正常工作时,在加热状态下的总电流是多少?(2)电阻R2的阻值是多少?(3)一天,小宇断开家中其他用电器,只接通电饭锅且处于加热状态,发现家中标有“220V10(20)A3000r/(kW·h)”的电能表5min内转了200圈,求电饭锅此时的实际加热功率。额定电压220V频率50Hz额定功率加热880W保温44W图T4-44.[2018·岳阳]图T4-5甲是某家用电熨斗。电路原理如图乙所示,R1、R2为发热体,R1的阻值为110Ω,通过S1、S2实现温度控制。电源电压为电熨斗的额定电压220V,电熨斗消耗的最大功率为660W。(1)只闭合S1,求通过R1的电流。(2)只闭合S2,求R2在60s内产生的热量。(3)为适应更多衣料,小明对电路做了改造(如图丙所示)。当电熨斗控制开关S1、S2处于原低温工作状态不变时,移动滑片P,相应发热体的功率可在原功率的25%~100%之间变化。求滑动变阻器最大阻值至少为多少?图T4-55.[2018·海南]如图T4-6甲所示是一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图。工作电路由电压U0=220V的电源和阻值为R0=88Ω的电热丝组成。控制电路是由电压U1=7.5V的电源、开关S、电磁继电器(线圈电阻不计)、电阻箱R1(可取值范围为0~120Ω)和热敏电阻Rt组成的,热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当控制电路的电流达到50mA时,衔铁才吸合,从而切断右边工作电路,停止加热。(1)由图乙可知热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而(选填“增大”“不变”或“减小”)。

(2)求工作电路中电热丝R0工作时的电流和工作5min产生的热量。(3)如果恒温箱的温度设定为60℃,则电阻箱R1应取多大阻值。(4)该恒温箱可设定的最高温度是多少?图T4-6类型三力热综合题1.小天收集了如图T4-7所示货车的一些数据并填在下表中。如果该车满载货物后在平直的公路上匀速行驶100m,货车受到的阻力是车重的110。那么在此过程中:(g品牌型号×××××尺寸5m×1.9m×2.3m变速箱A85空车质量1.5t最高车速120km/h满载时载货量2.5t空载百公里油耗12L燃油密度0.8×103kg/m3满载百公里油耗20L燃油热值5×107J/kg(1)该货车牵引力是多少?牵引力所做的功是多少?(2)燃油完全燃烧放出的热量是多少?(3)该货车发动机的效率是多少?图T4-72.[2016·鄂尔多斯]2015年3月9日,全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”(如图T4-8甲所示)在阿联酋首都阿布扎比起程,开始5个月的环球飞行。(g取10N/kg)(1)“阳光动力2号”所利用的太阳能是(选填“可再生”或“不可再生”)能源。

(2)“阳光动力2号”的质量仅有2300kg,相当于一辆中型轿车。假设飞机停在水平地面时,轮与地面的总接触面积为0.1m2,这时飞机对地面的压强是多大?(3)该飞机在某段时间内,在水平方向飞行时获得的动力F随运动时间t的变化如图乙所示,t=50s后,它的速度可达到72km/h,并做匀速直线运动,则在50~100s内,牵引力做了多少功?(4)太阳能电池板能提供的最大功率为70kW,该飞机的最大飞行速度为140km/h。若发动机保持60kW的输出功率匀速飞行1h,发动机输出的能量为多大?这些能量相当于多少升的航空燃油完全燃烧时释放的能量?(航空燃油热值取4×107J/kg,密度取0.75×103kg/m3)图T4-8类型四电热综合题1.[2018·江西]如图T4-9所示是某型号的爆米花机的电路图,该爆米花机具有制作和保温功能。只闭合开关S1时,R1加热,电动机搅拌,开始制作爆米花;只闭合开关S2时,R2保温,防止爆米花变凉;爆米花机的铭牌如下表所示。[c玉米=1.2×103J/(kg·℃)](1)将100g、20℃的玉米加热到300℃成为爆米花时,求玉米粒需要吸收的热量。(2)电阻R1发热,把100g、20℃的玉米粒加热成为爆米花,需要用时5min,求R1的加热效率。(3)求保温电阻R2的阻值。图T4-9额定电压220V加热功率200W保温功率22W电动机功率40W2.[2018·东营]多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能,深受市场认可和欢迎。图T4-10是某品牌养生壶简化电路图,其主要参数如下表所示。[已知c水=4.2×103J/(kg·℃)](1)开关S1、S2处于什么状态时,养生壶为高温挡,说明判断依据。(2)求R1的阻值。(3)养生壶处于低温挡工作时,求电路中的电流大小。(4)在标准大气压下,使用高温挡将初温是12℃的一壶水烧开,若养生壶高温挡加热效率为80%,求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。

电源电压/V220低温挡功率/W275中温挡功率/W550高温挡功率/W1100容积/L1图T4-103.[2018·泸州]如图T4-11甲所示的某品牌豆浆机,由打浆和电热两部分装置构成。中间部位的打浆装置是电动机工作带动打浆刀头,将原料进行粉碎打浆;外部是一个金属圆环形状的电热装置,电热装置的简化电路图如图乙所示,开关S可切换加热和保温两种状态,R1、R2是发热电阻,豆浆机的主要参数如下表所示。额定电压打浆装置电热装置220V电机功率加热功率保温功率180W1000W242W(1)某次向豆浆机中加入黄豆和清水共1.0kg,打浆完成后浆的初温为40℃,加热该浆使其温度升高到100℃,需要吸收多少热量?[设该浆的比热容为4.0×103J/(kg·℃)](2)求电阻R1和R2的阻值。(3)该豆浆机同时处于打浆和加热状态时,正常工作1min所消耗电能为多大?图T4-114.[2018·滨州]图T4-12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,S自动断开,切断电源,保证安全。闭合S1时为“低温”挡,请完成下列问题:(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60kg,空气温度为10℃,空气的比热容为1.1×103J/(kg·℃)且保持不变,用该电暖器的“高温”挡正常工作20min,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摄氏度?额定电压220V额定功率低温挡550W中温挡1100W高温挡频率50Hz图T4-12类型五力电综合题[2018·白银]如图T4-13所示为某品牌四旋翼无人机,该无人机具有一键起降和返航、空中悬停、高清拍摄、GPS定位等功能,下表是该无人机的部分参数。在某次火灾中,该无人机参与火情的勘测,它先以最大速度匀速直线上升,达到60m高处时,再以最大速度水平匀速直线飞行到达1.6km远处的火场上空。若无人机整个过程四个电动机同时工作,电动机将电能转化为机械能的效率为90%。假设无人机以最大速度匀速直线上升时,受到的阻力大小为10N,通过计算回答下列问题:(g取10N/kg)(1)无人机从起飞到火场上空,这一过程共耗时多少秒?(2)无人机到达火场上空后悬停观测10min,则10min内电动机消耗多少电能?(3)无人机以最大速度匀速直线上升60m,这个过程中消耗多少电能?整机质量2kg电池额定电压15V最大上升速度6m/s电动机工作电压12V最大下降速度2m/s悬停时每个电动机功率50W最大水平速度16m/s电动机数量4图T4-13

参考答案类型一1.解:(1)车对水平地面的压力F=G=mg=10×103kg×10N/kg=1×105N,车对水平地面的压强p=FS1=1×105N0.(2)孔盖受到水的压强p'=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×1m=1×104Pa,压力F'=p'S2=1×104Pa×100×10-4m2=100N。(3)变小。雾炮车匀速行驶,速度不变,受到平衡力的作用;不断向外喷水,则其质量减小,对地面的压力减小,则受到地面的摩擦力减小,牵引力减小;由P=Wt=Fv2.解:(1)“探索一号”的满载排水量m=6250t=6.25×106kg,排开水的重力G排=mg=6.25×106kg×10N/kg=6.25×107N,由阿基米德原理可得,“探索一号”满载时受到的浮力F浮=G排=6.25×107N,根据F浮=ρgV排可得,排开海水的最大体积V排=F浮ρ海水g=(2)“海斗号”下潜至最大潜水深度时观察窗受到海水的压力F=pS=ρ海水gHS=1.03×103kg/m3×10N/kg×10767m×400×10-4m2≈4.44×106N。类型二1.解:(1)如图所示(2)闭合开关后,电压表示数为2V,即U线=2V,电阻R0两端的电压U0=U-U线=6V-2V=4V,电路中的电流I=U0R0=4V20Ω甲地到短路位置输电线的总电阻R线=U线I=2V根据题意可知,甲地到短路位置输电线的总长度L=10Ω0.因输电线是两条并排架设的,所以短路位置离甲地的距离s=12L=12×50km2.解:(1)t=10min=600s,消耗的电能W=Pmaxt=440W×600s=2.64×105J。(2)调温电阻R的滑片在最左端时,功率最大,此时为R0的简单电路,R0=U2Pmax=(3)调温电阻R的滑片在最右端时,功率最小,R总=R+R0=110Ω+110Ω=220Ω,最小功率Pmin=U2R总=通过电熨斗的电流I=UR总=220V3.解:(1)电饭锅正常工作时,在加热状态下的总电流I总=P加热U=880W(2)S、S0都闭合时,R1、R2并联,电路中的总电阻最小,电饭锅消耗的总功率最大,此时电饭锅处于加热状态;当S闭合、S0断开时,电路只有R2工作电阻较大,电饭锅消耗的电功率较小,此时电饭锅处于保温状态。电阻R2的阻值R2=U2P保温=(3)电能表表盘转200圈消耗的电能W=200r3000r/(kW·h)=电饭锅此时的实际加热功率P实=Wt=2.4.解:(1)只闭合S1时,通过R1的电流I1=UR1=220V(2)由题图乙可知,S1、S2都闭合时,电熨斗的功率最大;只闭合S2时,R2消耗的电功率P2=P大-P1=P大-UI1=660W-220V×2A=220W,R2在60s内产生的热量Q2=W2=P2t=220W×60s=1.32×104J。(3)R2的电阻R2=U2P2=由以上分析可知,原R1的功率P1=220V×2A=440W;因P1>P2,所以当开关S1断开,S2闭合时,处于原低温工作状态;当发热功率为原低温的25%时(滑动变阻器接入电路的阻值最大),即此时R2的最小功率为P最小=25%×220W=55W,此时R2两端的实际电压为U2实=P最小R2=通过R2的实际电流I2=U2实R2=110V滑动变阻器两端的实际电压U变=U-U2实=220V-110V=110V,通过滑动变阻器的实际电流I变=I2=0滑动变阻器的最大电阻至少为R变=U变I变=5.解:(1)减小(2)工作电路中电热丝R0工作时的电流I0=U0R0=220V88Ω工作时间t=5min=300s,电热丝R0产生的热量Q=I02R0t=(2.5A)2×88Ω×300s=1.65×10(3)由图乙可知,当恒温箱的温度设定为60℃时,热敏电阻Rt的阻值Rt=80Ω,此时控制电路的电流I=50mA=0.05A时,衔铁才吸合,从而切断右边工作电路,停止加热,控制电路总电阻R总=U1I=7根据串联电路电阻的特点可知,电阻箱R1应取的阻值为R1=R总-Rt=150Ω-80Ω=70Ω。(4)由图乙可知,当恒温箱可设定的温度最高时,热敏电阻Rt的阻值最小,由于控制电路的电源电压和衔铁的吸合电流不变,根据R=UI可知,控制电路总电阻不变,要使热敏电阻Rt的阻值最小,电阻箱R1接入的阻值应最大,即R1大=120Ω,由第(3)可知,控制电路总电阻R总=150Ω,热敏电阻Rt小最小为Rt小=R总-R1大=150Ω-120Ω=由图乙可知,当热敏电阻的阻值为30Ω时,恒温箱可设定的最高温度是150℃。类型三1.解:(1)满载货物时货车的总质量m=m车-m货=1.5t+2.5t=4t=4×103kg,货车的总重力G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N,由题意知,货车受到的阻力f=110G=110×4×104N=4×10因为该车满载货物后在平直的公路上均匀行驶,受力平衡,根据二力平衡条件可知,该货车的牵引力F=f=4×103N。牵引力所做的功W=Fs=4×103N×100m=4×105J。(2)由表格数据可知,货车满载百公里消耗为20L,则货车行驶100m消耗燃油的体积V燃油=0.1km100km×20L=0.02L=2×10-3m,消耗燃油的质量m燃油=ρ燃油V燃油=0.8×103kg/m3×2×10-5m=0.016kg,燃油完全燃烧放出的热量Q放=m燃油q燃油=0.016kg×5×107J/kg=8×(3)该货车发动机的效率η=WQ放=4×12.解:(1)可再生(2)飞机重力G=mg=2300kg×10N/kg=2.3×104N,飞机对地面的压力F=G=2.3×104N,故对地面的压强为p=FS=2.3×104N0(3)72km/h=20m/s,在50~100s内通过的路程为s=vt=20m/s×(100-50)s=1000m,此时对应的牵引力F牵=1.0×104N,所以W=F牵s=1×104N×1000m=1×107J。(4)发动机的输出功率60kW=60000W,飞行时间t'=1h=3600s,故输出能量Q=Pt'=60000W×3600s=2.16×108J。根据Q=m油q得m油=Qq=2.16×10V=m油ρ=5.4kg0.75×103类型四1.解:(1)由题意可知,玉米粒吸收的热量为Q=c玉米m(t-t0)=1.2×103J/(kg·℃)×0.1kg×(300℃-20℃)=3.36×104J。(2)由题意可知,加热5min消耗的电能为W=P加t'=200W×5×60s=6×104J,加热的效率为η=QW=3.36×1(3)由电路图可知,保温时电路中只有电阻R2,所以电阻R2的阻值为R2=U2P保=2.解:(1)开关S1闭合,S2接B时为高温挡。由图知,当开关S1闭合,S2接B时,电阻R1、R2并联,电路中的总电阻最小,由P=U2(2)当S1闭合,S2接A时,只有电阻R1接入电路,养生壶处于中温挡。此时通过R1的电流为I中=P中U=550W220V=2.5A,R1的阻值R1=UI(3)养生壶在低温挡工作时电路中的电流为I低=P低U=275W220V=(4)一壶水的质量m=ρV=1×103kg/m3×1×10-3m3=1kg,水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-12℃)=3.696×105J。烧开一壶水需要消耗的电能W=Q吸η=3.696×105J80%=4.623.解:(1)豆浆吸收的热量为Q吸=cm(t-t0)=4×103J/(