专题43 中考力热综合计算题（解析版）中考物理各类型计算题解题方法全攻略

专题4.3初中力热综合计算题

知识回顾

解决力热综合计算题一般涉及到的物理公式包括速度公式、密度公式、重力公式、压强公式、浮力公

式、机械功和功率、机械效率公式、物体吸热公式、放热公式、热值公式、热效率公式等；涉及到的物理

规律有二力平衡条件、液体压强规律、阿基米德原理、杠杆平衡条件、欧姆定律、焦耳定律以及热平衡方

程等。

典例突破

【例题1】（2019河南）在2018上海国际新能源汽车展上，各款车型争奇斗艳。参展的新能源汽车大部分

为电动汽车，其动力主要来源于电动机，如图所示是一款新型电动汽车，请你根据下面的数据进行计算：

（1）若汽车质量为960kg,每个轮胎与地面的接触面积为200cm2,汽车静止在水平地面上时，它对地面的

压强多大（g=10N/kg）

（2）该电动汽车内部的电池电压为75V,额定电流为100A,电动机工作时可以把80%的电能转化为动能，

汽车以额定功率匀速行驶，当速度为36km/h时，所受平均阻力是多少？

（3）普通汽车把汽车燃烧能量转化为动能的效率为25%.如果电动汽车以36km/h的速度在额定功率下匀

速行驶100km,与普通汽车相比大约可以节省多少汽油？（汽油的热值是4.6xl07j/kg,结果保留一位小数）

【答案】⑴汽车静止在水平地面上时，它对地面的压强为1.2xl05Pa；

（2）汽车以额定功率匀速行驶:，当速度为36km/h时，所受平均阻力是600N；

（3）与普通汽车相比大约可以节省5.2kg的汽油。

【解析】（1）汽车静止在水平地面上时，对地面的压力：

F=G=mg=960kgx1ON/kg=9600N,

受力面积：

S=200cnrx4=800cnr=8xl02nr,

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对地面的压强：

F=9600NL2xlO5Pa；

Sgxio"

（2）电动机工作时的功率：

P电=UI=75Vx1OOA=7500W,

由粤区Xi。。％可得，牵引力的功率:

P电

P机双=8()%P电=80%x7500W=60()0W,

汽车行驶的速度：

v=36km/h=lOm/s,

因汽车以额定功率匀速行驶时处于平衡状态，受到的阻力和牵引力是一对平衡力,

所以，由P=£=E亘=Fv可得，所受平均阻力：

tt

f=F,=P«=6000W=6OON；

v10m/s

（3）在额定功率下匀速行驶100km牵引力做的功：

W=F's=600NxIOOx103m=6x107J,

由n="Lx100%可得，需要汽油完全燃烧释放的热量:

Q放

W6X1Q^J

Q，==24X108J>

25%

FhQ^nmq可得，节省汽油的质量:

讳=%=上迎此—

q4.6X107J/kg

【例题2］（2019内蒙古通辽）我国自主研发的某品牌汽车进行技术测试，已知该车在某段长1.2km的水平

路面做匀速直线运动，用时40s,汽车在行驶过程中受到的阻力为400N,汽车在此过程中发动机热机效率

为48%,汽油的热值q=4.6xl07j/kg。在该段测试过程中：

（1）汽车的功率为多少？

（2）燃烧了多少汽油？（计算结果保留两位小数）

【答案】（1）汽车的功率为1.2xlO」W：

（2）燃烧了0.02kg汽油。

【解析】（1）因汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力,

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所以，此过程中汽车牵引力做的功：

W=Fs=fs=400Nxl.2xl03m=4.8xl05J,

汽车牵引力做的功率：

P=W=4,8X1Q5J=L2X1()4W；

t40s

(2)由n=i-xioo%可得，消耗汽油完全燃烧释放的热量:

Q放

=&=业1贮1=00%

Q取

48%

由Qw=mq可得，消耗汽油的质量:

立=%=1X106jMO2kg

q4.6X107J/kg

中考达标训练题

1.(2019湖南省邵阳)如图所示，一平底热水壶，其质量为0.5kg,内底面积为180cm2.有一次小军同学

用该热水壶装了1.5L的水放在水平桌面上，测得壶中水深15cm,初温20c.请你通过计算回答：

(1)此时水和热水壶的总质量是多少？

(2)加热前水对壶底的压强多大？

(3)在标准大气压下加热水至沸腾，水至少要吸收多少热量？[p水=1.0xl()3kg/m3,c水=4.2xl(pJ/(kg・℃),

g=10N/kg]

【答案】(1)此时水和热水壶的总质量是2kg；

(2)加热前水对壶底的压强为1.5xl()3pa；

(3)在标准大气压下加热水至沸腾，水至少要吸收5.04X1NJ热量。

【解析】(1)水的体积：V水=1.5L=L5xl(T3m3,

根据p可得水的质量：m家=pvV*=1.0x103kg/m3x1.5x10'3m3=1.5kg；

则水和热水壶的总质量：m=m登+m水=0.5kg+L5kg=2kg；

(2)水深h=15cm=0.15m,

则壶底受到水的压强：

p=pgh=1x103kg/m3x1ON/kgxO.15ni=1.5x103Pa；

(3)1标准大气压下水的沸点是100C,则水吸收的热量：

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根据Q=mq得到全程消耗的汽油在完全燃烧时放出的热量为

Q=m汽油q/<«=5.4kgx4.6x107J/kg=2.484x1OXJ

3.(2018海南)当今太阳能热水器已经在广安城乡用得非常普遍了，如图所示。已知某太阳能热水器在冬

季有效日照时段里，能将8℃、K)0L水加热到38℃。请解答：在此过程中，水吸收了多少热量？[水的比

热容为4.2X1O3J/(kg℃),水的密度为l.0xI03kg/m3]

【答案】1.26x101

【解析】太阳能热水器中水的体积V=100L=100dm3=0.lm\

由p=m/v可得，水的质量

m=pV=l.Ox103kg/m3xO.1m3=100kg

在此过程中，水吸收的热量

Qm=cmCt-to)

=4.2x18〃(kg-℃)xlOOkgx(38℃-8℃)

=1.26xlO7J.

4.(2019贵州模拟题)•辆轿车在平直的高速公路上匀速行驶1.8km,轿车上的速度表如图所示，在此过程

中

⑴轿车速度为多少km/h?合多少m/s?

⑵若轿车发动机的功率为40kW,则该车行驶中所受阻力多大？

⑶若轿车消耗汽油0.25kg,其发动机的效率多大？(q汽油=4.6x1(fj/kg)

【答案】⑴轿车速度为90km/h,合25m/s.

⑵若轿车发动机的功率为40kW,则该车行驶中所受阻力为1600N

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⑶若轿车消耗汽油0.25kg,其发动机的效率为25%

［解析］⑴轿车的速度为90km/h=90xl000m/3600s=25m/s

(2)P=Fv得：F=P/v=40000W/25m/s=1600N

因侨车匀速运动，受力平衡

所以阻力片F=1600N

⑶汽油燃烧释放的热量为：

Q=mq=0.25kgx4.6x107J/kg=1.1510〃

牵引力做功为：W=Fs=16(X)Nx180()m=2.88x106J

・••发动机效率为：

T］=WMI/W100%=2.88x106J/1.15107JX100%=25%

5.(2018云南)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，该不以中速匀速行驶170km,共消耗汽油I0L.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，工作人员乂进行了制动测试，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

度关系图象，如图所示.

驱动模式纯电动启动、低速

油电混动中速

纯燃油高速

汽车质量1200kg

车轮与地面总接触面积0.096m3

(1)由图象可知，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10N/kg)

(3)在水平道路中速匀速行驶测试中，若平均阻力为1000N,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，p汽油取0.7xl()3kg/m3,q汽油=4.6x107j/kg)

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w'in

v2040608010()120r/(km；h)

【答案】(1)大;(2)1.25x105pa；(3)1.7xlO8J；(4)6.6x105；.

【解析】由图象可知，汽车的速度越大，制动距离越长；已知汽车的质量，利用G=mg求其重力；汽车对

地面的压力等于重力，求出总接触面积(受力面积)，利用p二F/S求对水平地面的压强；匀速行驶时，汽车

的牵引力与所受到的阻力为一对平衡力，由W=Fs解题.根据密度公式变形可求得汽油的质量，利用Q二mq

可求得汽油完全燃烧放出的热量，再利用内燃机的效率可求得有用能量，然后可知蓄电池增加了多少能量.

(1)由图象可知，汽车的速度越大，停车距离会随着反应距离的变长而变长，即制动距离越长.

(2)汽车的重力：

G=mg=12()0kgxION/kg=12(X)0N,

汽车静止时对水平地面的压力：

F=G=12000N

受力面积S=0.096m2,

该车空载静止时，对水平地面的压强p=F/S=12000N/0.096m2=1.25xlO5Pa

(3)由题可知，汽车做匀速直线运动，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小是相等的，

可得牵引力F产f=1000N,

汽车牵引力做的功

W札*F牵s=lOOONx1.7x105J=1.7x1O^J.

(4)由p=m/V可知，车消耗汽油的质量

m汽油=p汽油V=0.7x103kg/ni3x10x103m3=7kg,

汽油完全燃烧放出的热量

Q®=mq=7kgx4.6x107J/kg=3.22x]Q8J,

由n=wm/Q成可得，内燃机输出的有用能显

s

wff>t)=Q放n=3.22X10Jx53%=1.7066x1伊J；

最终蓄电池增加的能量

W=Wff(l)-W机械=1.7066X10町-1.7x1081=6.6x10^.

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6.(2018山东潍坊)某一型号的汽车质量为5xl()3kg,轮胎与地面接触面枳为4x250cnR在一段平直公路

上用0.5小时匀速行驶了54km,车受到的阻力为车重的0.1倍.求：

(1)该汽车的行驶速度；

(2)该汽车对地面的压强；

(3)该汽车牵引力所做的功；

(4)」知这一过程消耗燃油1.5x10'/,求汽车发动机在这一过程中消耗的总能量及该汽车的效率.(假

设燃油完全燃烧,燃油密度p为0.8xlO%g/m3,燃油热值q为4.5x|()7j/kg,g取10N/kg)

【答案】(1)108km/h；(2)5xl(J5Pa：(3)2.7x108J；(4)50%.

【解析】(1)汽车的行驶速度：

v=s/t=54km/0.5h=108km/h.

(2)F=G=mg=5x1(^kgx10N/kg=5x104N,S=4x250cm2=1000cnr=0.1m2.,

该汽车对地面的压强：

P=F/S=5X104N/0.1m2,=5x105Pa.

434

(3)f=0.1G=0.1x5x10N=5X10N,s=54km=5.4xl0m,

因为匀速行驶，所以F=f=5xl()3N,

该汽车牵引力所做的功

W=Fs=5x103NX5.4XI04m=2.7x108J,

(4)由「=0!"可得，燃油的质量

m=W=0.8x103kg/m3x1.5x10-2m3=l2kg,

这一过程中消耗的总能量

Q=mq=12kgx4.5x10?J/kg=5.4x10sJ»

该汽车的效率

s8

n=W/Qx100%=2.7x10J/5.4x10Jx100%=50%.

7.(2019吉林模拟题)夏天，公园内的草坪都要定期使用如图所示的草坪修剪机进行修剪，它底盘刀具的

动力靠汽油机提供。修剪机总重为200N,四个轮子与地面的接触面积为20cm2,修剪机正常工作时，刀具

每秒钟通过的距离为23m,匀速运动时受到的平均阻力为20N,在一次修剪过程中，所用时间为5000s,耗

油02kg.(4汽油=4.6x1(fj/kg)求：

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（1）使用前修剪机静止时对水平地面的压强；

（2）修剪机克服阻力做功的功率；

（3）汽油机的效率。

【答案】（DlfFPa（2）460J460W（3）25%

【解析】（1）使用前修剪机静止时对水平地面的压力：

F=G=200N

使用前修剪机静止时对水平地面的压强：

P=r/S=lxlO5Pa；

（2）修剪机匀速行驶的速度：

v=s/t=23m/s

修剪机克服阻力做功的功率：

P=W/t=Fs/t=Fv=20Nx23m/s=460W；

（3）修剪机匀速行驶受到的牵引力等于阻力,即F向下f=20N；

由v=s/t可得，修剪机5000s行驶的路程：

sr=vt/=23m/sx5000s=l15000m；

则修剪机5000s内做的功：

W=F牵引力s=20Nx115000m=2.3xi（y>j;

0.2kg汽油完全燃烧放出的热量：

Q=mq=0.2kgx4.6x107J/kg=9.2x106J；

汽油机的效率：n=W/Qxl（）0%=25%.

8.（2019沈阳模拟题）五一假期，小明全家驾车从宿迁到徐州游玩，出发前，爱学习的小明收集了相关数

据，整理成卜表，请你根据表中数据完成相关计算.

（1）轿车静止时对水平地面的压强（g取10N/kg）：

（2）全程行车所需的时间；

（3）匀速行驶1km牵引力所做的功；

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(4)全程消耗的汽油在完全燃烧时放出的热量(q汽油=4.6x1()7/kg).

轿车质量(kg)1050

车轮与地面接触总面积(n?)0.15

宿迁到徐州距离(km)108

预设行车速度(km/h)90

行驶1km耗油量(g)50

匀速行驶时受到的阻力(N)2000

【答案】(1)7xlO，Pa(2)1.2h(3)2xlO6J(3)2.484x108J

【解析】⑴根据公式p二F/S计算轿车对地面的压强，其中F=G=mg；

(2)根据t=s/v计算出行驶所用的时间;

(3)根据二力平衡条件，若匀速行驶则F=f,根据W二Fs计算出功的大小；

(4)根据公式、=0^计算出燃油燃烧放出的热量.

9.(2018重庆模拟题)我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超

视距攻击等优异性能，该飞机最大起£质量为3力，最大£行高度达200(X)m,最大航行速度达25倍声速(合

3O6Okm/h),最大载油最为1()1,飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见表：

速度v/(m/s)100200300400500

阻力广N0.3x1O'11.2xl042.7x1044.8x1047.5xl04

已知飞机发动机燃油完全燃烧的能最转化为机械能的效率是40%,飞机使用的航空燃油的热值为5xl07J/kgo

求：

(1)飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是多少焦？

(2)当飞机以400m/s的速度巡航时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？

(3)若在飞机油箱中加满燃油，且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是多少千米？

【答案】(1)5xl0NJ(2)1.92xl04kW(3)2.7x103km

【解析】(1)燃油完全燃烧放出的热量：

Q=mq=Ix104kgx5x107J/kg=5xIO11)；

(2)由表中数据可知,飞机以400m/s的速度巡航时,所受阻力为4.8xl()4N,

则飞机发动机的输出功率为

P=W/t=Fs/t=Fv=1.92x1(TkW

(3)由(1)可知Q=5xlO”J；

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已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是40%,

则有用功W=40%xQM0%x5x10"J=2x10"J,

根据表格查出500m/s时的阻力为7.5x104N,

则由W=fs二Fs,可得S=W/f=2.67xl03km

10.（2018湖北宜昌）甲、乙两位同学对“雨滴的下落速度是否跟雨滴的大小有关”持有不同的意见，于是他

们对此展开研究。他们从网上查到，雨滴在下落过程中接近地面时受到的空气阻力与雨滴的横截面积S成

正比，与雨滴下落速度v的平方成正比，即£=1<5丫2（其中k为比例系数，是个定值），雨滴接近地面时可看

做匀速直线运动。把雨滴看做球形，其半径为r,密度为p,比然为c,球的体积为V=&兀凡（注：所有结

3

果均用字母表示）

（1）半径为r的雨滴重力为—・

（2）在接近地面时，大雨滴的下落速度—小雨滴的下落速度（选填“大于”“等于”“小于”），写出推理过程。

（3）假设半径为r的雨滴在近地面下落h高度的过程中，重力对它所做的功全部转化为雨滴的内能，则雨

滴的温度升高了多少？

【答案】（1）-InPpg；（2）大F；推理过程详见解答；（3）雨滴的温度升高了国L

3c

【解析】（1）雨滴的体枳：

3

则根据p=与得，其质量nLpVq/p,

故重力G=mg-7rr^pg；

3

（2）雨滴接近地面时可看做匀速直线运动，故£=6,

因为f=kSv2=k7crv2,G=—nr3pg,

3

以♦kier2丫2=母兀1*3Pg,

化简得.T4看，

又因为k、p、g均为定值，

所以，r越大，速度越大，

即在接近地面时，大雨滴的下落速度大于小雨滴的下落速度。

（3）设雨滴的质量为m,

因为重力对它所做的功全部转化为雨滴的内能，即W二Q,

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又因为W=Gh=mgh,Q=cmAt,

所以，mgh=cmAt,

则&=0L

c

11.（能力题）如图，质量为o.lkg的铁球从高为2.3m的斜面顶端无摩擦下滑后，撞击到水平地面上的金属

块。假设撞击时铁球的机械能有20%转化成内能，并全部被自己吸收（c«=0.46X103J/（kg・C）,假设铁球

在整个运动过程中与接触面无摩擦、不计空气阻力）。

（1）求铁球下滑到斜面底端的过程中，重力做功多少J?

（2）求铁球升高的温度为多少°C?

【答案】（1）铁球下滑到斜面底端的过程中，重力做功为2.3J；

（2）铁球升高的温度为0.01C。

【解析】（1）铁球的重力：

G=mg=0.1kgxl0N/kg=IN,

铁球下滑到斜面底端的过程中，重力做功：

W=Gh=lNx2.3m=2.3J；

（2）由于铁球从斜面顶端无摩擦下滑，

所以该过程中铁球的机械能没有损失，则撞击时铁球的机械能等于最初的重力势能，即W机=W=2.3J,

根据题意和Q=cm&可得，铁球升高的温度：

Q20%XW机20%X2.3J

C扶mC铁m0.46X10JJ/（kg*DX0.1kg

12.（2018大连）我市正在争创全国文明城市，各单位都加大了“创城”工作的力度。为了净化市区空气，环

卫工人每天清晨都驾驶洒水车对市区道路洒水（如图）.下表是某洒水车的相关数据。已知水的密度为

1.0：＜103kg/m\汽油的燃烧值为4.6x|（）7j/kg,g取lON/kg.请根据题意回答下列问题：

空车质量水罐容枳装满水时车轮与地面的总接触面枳额定功率

5t4m30.6nr120kW

（1）若该洒水车的发动机是汽油发动机，发动机工作时哪个冲程将内能转化为机械能？燃烧0.5kg汽油能

产生多少热量？

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（2）该洒水车装满水时对地面的压强为多少？

（3）若水罐内有•漂浮的物体浸没在水中的体枳为LOxlO^nR则该物体受到的浮力为多大？

（4）该洒水车在水平路面上以额定功率匀速行驶5000m用时lOmin,试计算此过程汽车所受到的阻力大小。

【答案】（1）发动机工作时做功冲程将内能转化为机械能；燃烧0.5kg汽油能产生2.3X1O7J热量；

（2）该洒水车装满水时对地面的压强为ISxloTa；

（3）则该物体受到的浮力为I0N；

（4）此过程汽车所受到的阻力大小为1.44x1（/No

【解析】（1）汽油机的一个工作循环包括：吸气、压缩、做功、排气四个冲程；做功冲程是高温高压的燃

气对活塞做功完成的，是将内能转化为机械能的过程。

燃烧0.5kg汽油产生的热量：Q=m汽沮q=0.5kgx4.6xl（）7j/kg=2.3xl07j；

（2）由p=g可知，装满水的质量：m=pV=1.Ox103kg/m5x4m5=4xIO3kg,

汽车和水的总重：GMG4+GQ（m,+n】Qg=（5xl03kg+4xl03kg）x10N/kg=9xl04N；

该洒水车装满水时对地面的压力：F=G.^=9X104N；

该洒水车装满水时对地面的压强：

p-=9X10：%5xUpa；

S0.6m2

3333

(3)该物体受到的浮力:F浮=p^gVtr=1.Ox10kg/mx1ON/kgx1.Ox10m=1ON：

（4）洒水车行驶5000m用时lOmin,

则行驶速度：5000m=红襁,

t10X60s3

由p=W」^=Fv可得牵弓I力:

F2暇d.…，

V学m/s

4

因为洒水车匀速行驶，所以受到的阻力：f=F=|.44xlON（,

13.（2017•德州）图I是一艘完全依靠太阳能驱动的船，该船长30米，宽15米,排水量60吨，船的表面

安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为1.6xl05W,若接收的太阳能只用来驱动船前进。在一次航行中,

从某一时刻开始，太阳能船受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图2甲所示，船的运动速度v

随时间t的变化关系如图2乙所示。（g取10N/kg）

第13页共17页

24

8

0

图1图2

求：（1）满载时太阳能船受到的浮力;

（2）第50s到第100s内牵引力做的功;

（3）第50s到第100s的运动过程中，太阳能船的效率。

【答案】（1）满载时太阳能船受到的浮力为6X105N；

（2）第50s到第100s内牵引力做的功为2xl（）6j：

（3）第50s到第100s的运动过程中，太阳能船的效率为25%。

【解析】（1）满载时太阳能船受到的浮力:

F斤=G排=01持g=60x103kgx10N/kg=6x10'N；

（2）第50s到第100s内，由图年可知牵引力F=8xl（）4N,由图乙可知船匀速行驶的速度v=0.5m/s,

由，尸且可得，船行驶的距离:

s=vt=0.5m/sx50s=25m,

第50s到第100s内牵引力做的功:

W=Fs=8x104Nx25m=2x]06J：

（3）由题可知，太阳能电池板接收太阳能的功率为1.6xl05W,

则第50s到第100s的运动过程中，太阳能电池板接收到的太阳能:

E=Pt=1.6x105WX50S=8X106J,

则太阳能船的效率:

H=—xI()0%=2X10：J*100%=25%。

E8X106J

14.（2018苏州）一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其v-l图象如图所示，在第10s时速

度达到20m/s,通过的路程为120/TZO求:

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（1）在0〜10s内汽车的平均速度;

⑵设汽车在行驶过程中所受阻力不变，大小为f=4000N那么在13〜20s内汽车发动机产生的牵引力所做的功

是多少焦耳？

（3）若发动机的转化效率为80%,则10〜20s内燃烧了多少千克汽油？（已知汽油的热值大约为5xio7J/kg）<>

【答案】(1)12m/s；(2)8xl05；(3)0.02

【解题过程】

（1）汽车在0~10s内的平均速度:

--12W1/J

（2）由图