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分类题型训练：第三章《能量转化与守恒》计算题（7） 浙教版科学 九年级上册
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这是一份分类题型训练：第三章《能量转化与守恒》计算题（7） 浙教版科学 九年级上册，共7页。
《能量转化与守恒》计算训练（7）1.为了响应“节能减排”的号召，小李家买了一台太阳能热水器。小李对该太阳能热水器进行了研究，发现说明书上的一些数据如表： （1）太阳的巨大能量来自于太阳内部的_________反应。（2）小李早晨7：00把热水器加满水后，发现热水器的温度传感器显示水温为18℃，17：00看到显示的水温为18℃，则这段时间内热水器中水的内能增加了多少？这些能量如果靠燃烧天然气来提供，并假设天然气燃烧放出热量全部被水吸收，则需要燃烧多少米3的天然气？【已知水的比热：c水=4.2×103J/(kg⋅℃)，天然气的热值：8.4×107J/m3】2.在杭州，已知与阳光垂直的表面上接受到的太阳能辐射功率均为k＝1.2×103瓦/米2。一个太阳能热水器，控制其接受阳光垂直照射的面积始终是2米2，设太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%。太阳能热水器内的水的质量为100千克，水的初温为20℃，经t时间后上升到30℃[c水=4.2×103J/（kg·℃）]。请计算：（1）在上述过程中太阳能热水器内的水吸收热量是多少焦耳？（2）使水由20℃升温到30℃所用的时间t是多少秒？3.一块质量分布均匀的光滑薄平板AB可以绕水平转轴自由转动（截面图中以O点表示），平板与水平地面的夹角为30°，AO长0.6米，OB长0.4米，平板质量为2千克。小球在离地高为H=0.5米处由静止开始释放，沿光滑轨道到达AB上。（所有运动过程中均无机械能转化为其他能量）（1）要使平板会绕水平转轴转动起来，小球的质量m至少要多少？（2）如果一个质量为4m的小球从离地高度为0.2米的地方由静止开始释放，能否使平板翻转？请判断并说明理由。4.如图所示，重为2100N的甲物体，在拉力F的作用下沿斜面以0.2m/s的速度移动了5m，同时甲物体升高了3m。斜面和滑轮组的总机械效率为80%。试通过计算，求出下列物理量（1）有用功的功率（2）总功（3）拉力F。5.如图甲所示为现在家庭常用的电水壶，图乙是该电水壶的铭牌。某同学用这种电水壶烧开水，他将水放至最大水量，测得水的初温是20℃，通电7分钟，水烧开（在一个标准大气压下）。试通过计算，回答下面的问题： （1）该电水壶电热丝的电阻多大？（2）现测得电源电压为200伏，算一算此电水壶工作的效率。6.右图所示是一种老式电饭锅的简化电路原理图，该锅的部分参数如下表，煮饭时，温控开关S是闭合的，饭熟后，锅内温度达到103℃时，温控开关S自动断开，电饭锅转入保温状态。 （1）发热板R1的阻值是多少？（2）保温时，发热板的发热功率是多少？（3）从能量利用率的角度计算说明这种电饭锅的不合理性。7.如图所示的是一款电瓶电动叉车，它以电动机为动力、蓄电池为能源的一种工业搬运车辆。表中所列的是该款叉车的一些参数，请你完成下列问题： （1）电瓶容量是指存储电量的多少，单位A⋅h（安培·小时）。要将该车含电量为60%的电瓶充满电，需要消耗多少电能？ （2）若车满载，以最大车速匀速水平驱动，电动机电能转化为机械能的效率为75%，则此时车受到的阻力是多少？8.如图所示是一种起重机的示意图。该起重机挂钩处有两个动滑轮组成滑轮组，两个动滑轮和挂钩的总质量为50kg。起重机重2.4×104N（包括悬臂、滑轮和挂钩重，忽略钢丝重），重心为P2（忽略重心位置的变化），为使起重机起吊重物时不致倾倒，在其一侧有配重Q（重心为P1）。现测得AB为1.5米，BC为4米，OC为l米，CD为8米。（g取10N/kg） （1）电动机牵引钢丝把质量为0.15t的重物匀速提升时，牵引力多大？（忽略一切摩擦） （2）若起重机不加配重，为了在起吊货物时不使起重机倾倒，则最多能吊起多重的货物？ （3）该起重机能配6t的配重吗？请计算说明。9.电热加湿器的工作原理：加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中，从而提高空气湿度。某款加湿器有低、中、高三个档位的发热功率，右图是其内部简化电路图，开关S1可分别与触点a、b接触，R1=R2=1936Ω。请分析和解答以下问题：（1）当开关________时，加湿器处于低档位。 （2）若加热前水温为20℃，电热槽内气压为标准大气压，将2升的水加热到沸腾需要吸收的热量是多少？所需的最短加热时间是多少分钟？（不计热量损失）10.某研究小组为测量垂直于太阳光的面积为1米2表面上，每秒钟接受到的太阳能，用自制太阳能热水器做实验。经多次试验得到自制太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%。控制太阳能热水器接受太阳光垂直照射的面积始终是2米2，太阳能热水器内的水的质量为100千克，水的初温为20℃，经8750s时间后上升到45℃【C水=4.2×103)/(kg·℃)】。请计算：（1）在上述过程中太阳能热水器内的水吸收热量是多少焦耳？（2）垂直于太阳光的1米2表面上，每秒钟接受到的太阳能是多少焦耳？11.们对自我保健越来越关注。图甲为某品牌足浴盆及相关参数。其内部电路可分为工作电路和控制电路两部分（如图乙所示）。闭合总S，当足浴盆有水注入到一定量时压控开关S1、S2就会自动闭合，此时R1、R2会同时工作，加热至40℃时，控制电路中的电磁铁会将衔铁吸合，自动进入保温模式。（1）图乙的工作电路中，处于保温状态时，工作的电阻是__________。压控开关S1的作用是防止_______________，达到保护电路的目的。（2）控制电路中电磁铁线圈的电阻为100欧，为电磁铁供电的电池电压为6伏，Rx为热敏电阻，阻值随温度变化关系可由图丙中的某条曲线表示。当线圈中的电流大于或等于20毫安时，控制电路中继电器的衔铁被吸合，则Rx阻值随温度变化的曲线为图丙中的_________。（3）求R2的阻值为多少。（4）在一次使用过程中，加热时间为5分钟，保温时间为20分钟，则整个过程中消耗了多少电能？12.如图所示为杠杆与滑轮的组合应用，现处于静止状态且杠杆水平，已知滑轮下所挂重物的质量m＝51kg，滑轮重30N，不计绳重、摩擦和杠杆自重。将所挂重物提升20米（已知OA：OB＝1：3，g＝10N/kg）求：（1）所挂重物G受到的重力多大？（2）要让杠杆平衡，绳子对杠杆B端的拉力是多少？（3）绳子自由端的拉力F所做功为多大？参考答案1.2.解：（1）Q=c水m△t=4.2×103J/（kg·℃）×100kg×（30℃－20℃）=4.2×106J（2）Q光=Q/50%=8.4×106JQ光=kSt t=Q光/kS=8.4×106J/（1.2×103W/m2×2m2）=3.5×103s3.解：（1）根据机械能守恒，小球能到木板上的高度为0.5m，而B点离地高度h=AB×sin30°=0.5m，小球运动到木板B点时刚好能翻转的小球质量为最小质量；根据杠杆平衡条件F1l1= F2l2可知：m木g×（AO/2－OB/2）×cos30°=mg×OB× cos30° m木×（AO/2－OB/2）=m×OB 2kg×（0.3m－0.2m）=m×0.4m m=0.5kg （2）不能， 根据机械能守恒定律，小球能到达平板上的最大高度为0.2m，设为D点，则AD=0.4米＜AO，小球不可能到达或超过O点，故不能使平板翻转。（或者O点离地高为0.3米，高于小球开始下落时高度，根据机械能守恒定律，不可能到达或超过O点，故不能使平板翻转。）4.（1）252w（2）7875J（3）525N5.（1）40欧（2）80%6.解：（1）55欧（2）35.2瓦（3）20%，能量利用率低7.解：（1）空电瓶充满电所需电能W=UIt=48伏×250安×3600秒=4.32ｘ107焦 含电量60%的电瓶充满电，则所需电能为Wˊ=(1-60%)W=1.728ｘ107焦（2）水平驱动速度：V=7.2千米/小时=2米/秒，机械功率P机=75%×1500瓦=1125瓦因为车做匀速直线运动，所以f=Ff=F=PV=1125瓦2米/秒=562.5N8.（1）四股绳子承担物重，F=G总/4=（150+50）千克×10牛/千克4=500N（2）以 C 为支点，起重机重 G1=2.4×104牛，物体重为G2根据杠杆平衡条件 F1L1=F2L2得 G1·0C=G2·CDG2=OCCD⋅G1=18×2.4ｘ104牛=3000牛（3）不吊重物时，以B为支点，为使起重机不倾倒，实际最大配重为G3，OB=BC-OC=4米-1米=3米根据杠杆平衡条件得 G1·OB=G3·ABG3=OBABG1=31.5×2.4×104牛=4.8×104牛M3=G3/g=4.8ｘ103千克=4.8吨<6吨，所以不能配置6t的配重。9.解：（1）S1置于b，S2断开水的质量 m=ρV=1×103千克/米3×2×10-3米3=2千克加热水需吸收的热量： Q=CmΔt=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J当S1置于a，S2闭合，加热功率最大（P3），所需的加热时间最短（t）P1=P2=U2额R2=(220伏)21936欧姆=25瓦总功率P3=P1+P2=50瓦，消耗电能W=P3t不计热量损失，W=Qt=WP3=QP3=6.72×105焦50瓦=13440秒=224分钟10.（1）10500000J（2）1200J（1）R1； 水烧干（2）D （3）R2=24.2欧12.510NFb=170NF=100N W=FS=100N×120m=12000J
《能量转化与守恒》计算训练（7）1.为了响应“节能减排”的号召，小李家买了一台太阳能热水器。小李对该太阳能热水器进行了研究，发现说明书上的一些数据如表： （1）太阳的巨大能量来自于太阳内部的_________反应。（2）小李早晨7：00把热水器加满水后，发现热水器的温度传感器显示水温为18℃，17：00看到显示的水温为18℃，则这段时间内热水器中水的内能增加了多少？这些能量如果靠燃烧天然气来提供，并假设天然气燃烧放出热量全部被水吸收，则需要燃烧多少米3的天然气？【已知水的比热：c水=4.2×103J/(kg⋅℃)，天然气的热值：8.4×107J/m3】2.在杭州，已知与阳光垂直的表面上接受到的太阳能辐射功率均为k＝1.2×103瓦/米2。一个太阳能热水器，控制其接受阳光垂直照射的面积始终是2米2，设太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%。太阳能热水器内的水的质量为100千克，水的初温为20℃，经t时间后上升到30℃[c水=4.2×103J/（kg·℃）]。请计算：（1）在上述过程中太阳能热水器内的水吸收热量是多少焦耳？（2）使水由20℃升温到30℃所用的时间t是多少秒？3.一块质量分布均匀的光滑薄平板AB可以绕水平转轴自由转动（截面图中以O点表示），平板与水平地面的夹角为30°，AO长0.6米，OB长0.4米，平板质量为2千克。小球在离地高为H=0.5米处由静止开始释放，沿光滑轨道到达AB上。（所有运动过程中均无机械能转化为其他能量）（1）要使平板会绕水平转轴转动起来，小球的质量m至少要多少？（2）如果一个质量为4m的小球从离地高度为0.2米的地方由静止开始释放，能否使平板翻转？请判断并说明理由。4.如图所示，重为2100N的甲物体，在拉力F的作用下沿斜面以0.2m/s的速度移动了5m，同时甲物体升高了3m。斜面和滑轮组的总机械效率为80%。试通过计算，求出下列物理量（1）有用功的功率（2）总功（3）拉力F。5.如图甲所示为现在家庭常用的电水壶，图乙是该电水壶的铭牌。某同学用这种电水壶烧开水，他将水放至最大水量，测得水的初温是20℃，通电7分钟，水烧开（在一个标准大气压下）。试通过计算，回答下面的问题： （1）该电水壶电热丝的电阻多大？（2）现测得电源电压为200伏，算一算此电水壶工作的效率。6.右图所示是一种老式电饭锅的简化电路原理图，该锅的部分参数如下表，煮饭时，温控开关S是闭合的，饭熟后，锅内温度达到103℃时，温控开关S自动断开，电饭锅转入保温状态。 （1）发热板R1的阻值是多少？（2）保温时，发热板的发热功率是多少？（3）从能量利用率的角度计算说明这种电饭锅的不合理性。7.如图所示的是一款电瓶电动叉车，它以电动机为动力、蓄电池为能源的一种工业搬运车辆。表中所列的是该款叉车的一些参数，请你完成下列问题： （1）电瓶容量是指存储电量的多少，单位A⋅h（安培·小时）。要将该车含电量为60%的电瓶充满电，需要消耗多少电能？ （2）若车满载，以最大车速匀速水平驱动，电动机电能转化为机械能的效率为75%，则此时车受到的阻力是多少？8.如图所示是一种起重机的示意图。该起重机挂钩处有两个动滑轮组成滑轮组，两个动滑轮和挂钩的总质量为50kg。起重机重2.4×104N（包括悬臂、滑轮和挂钩重，忽略钢丝重），重心为P2（忽略重心位置的变化），为使起重机起吊重物时不致倾倒，在其一侧有配重Q（重心为P1）。现测得AB为1.5米，BC为4米，OC为l米，CD为8米。（g取10N/kg） （1）电动机牵引钢丝把质量为0.15t的重物匀速提升时，牵引力多大？（忽略一切摩擦） （2）若起重机不加配重，为了在起吊货物时不使起重机倾倒，则最多能吊起多重的货物？ （3）该起重机能配6t的配重吗？请计算说明。9.电热加湿器的工作原理：加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中，从而提高空气湿度。某款加湿器有低、中、高三个档位的发热功率，右图是其内部简化电路图，开关S1可分别与触点a、b接触，R1=R2=1936Ω。请分析和解答以下问题：（1）当开关________时，加湿器处于低档位。 （2）若加热前水温为20℃，电热槽内气压为标准大气压，将2升的水加热到沸腾需要吸收的热量是多少？所需的最短加热时间是多少分钟？（不计热量损失）10.某研究小组为测量垂直于太阳光的面积为1米2表面上，每秒钟接受到的太阳能，用自制太阳能热水器做实验。经多次试验得到自制太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%。控制太阳能热水器接受太阳光垂直照射的面积始终是2米2，太阳能热水器内的水的质量为100千克，水的初温为20℃，经8750s时间后上升到45℃【C水=4.2×103)/(kg·℃)】。请计算：（1）在上述过程中太阳能热水器内的水吸收热量是多少焦耳？（2）垂直于太阳光的1米2表面上，每秒钟接受到的太阳能是多少焦耳？11.们对自我保健越来越关注。图甲为某品牌足浴盆及相关参数。其内部电路可分为工作电路和控制电路两部分（如图乙所示）。闭合总S，当足浴盆有水注入到一定量时压控开关S1、S2就会自动闭合，此时R1、R2会同时工作，加热至40℃时，控制电路中的电磁铁会将衔铁吸合，自动进入保温模式。（1）图乙的工作电路中，处于保温状态时，工作的电阻是__________。压控开关S1的作用是防止_______________，达到保护电路的目的。（2）控制电路中电磁铁线圈的电阻为100欧，为电磁铁供电的电池电压为6伏，Rx为热敏电阻，阻值随温度变化关系可由图丙中的某条曲线表示。当线圈中的电流大于或等于20毫安时，控制电路中继电器的衔铁被吸合，则Rx阻值随温度变化的曲线为图丙中的_________。（3）求R2的阻值为多少。（4）在一次使用过程中，加热时间为5分钟，保温时间为20分钟，则整个过程中消耗了多少电能？12.如图所示为杠杆与滑轮的组合应用，现处于静止状态且杠杆水平，已知滑轮下所挂重物的质量m＝51kg，滑轮重30N，不计绳重、摩擦和杠杆自重。将所挂重物提升20米（已知OA：OB＝1：3，g＝10N/kg）求：（1）所挂重物G受到的重力多大？（2）要让杠杆平衡，绳子对杠杆B端的拉力是多少？（3）绳子自由端的拉力F所做功为多大？参考答案1.2.解：（1）Q=c水m△t=4.2×103J/（kg·℃）×100kg×（30℃－20℃）=4.2×106J（2）Q光=Q/50%=8.4×106JQ光=kSt t=Q光/kS=8.4×106J/（1.2×103W/m2×2m2）=3.5×103s3.解：（1）根据机械能守恒，小球能到木板上的高度为0.5m，而B点离地高度h=AB×sin30°=0.5m，小球运动到木板B点时刚好能翻转的小球质量为最小质量；根据杠杆平衡条件F1l1= F2l2可知：m木g×（AO/2－OB/2）×cos30°=mg×OB× cos30° m木×（AO/2－OB/2）=m×OB 2kg×（0.3m－0.2m）=m×0.4m m=0.5kg （2）不能， 根据机械能守恒定律，小球能到达平板上的最大高度为0.2m，设为D点，则AD=0.4米＜AO，小球不可能到达或超过O点，故不能使平板翻转。（或者O点离地高为0.3米，高于小球开始下落时高度，根据机械能守恒定律，不可能到达或超过O点，故不能使平板翻转。）4.（1）252w（2）7875J（3）525N5.（1）40欧（2）80%6.解：（1）55欧（2）35.2瓦（3）20%，能量利用率低7.解：（1）空电瓶充满电所需电能W=UIt=48伏×250安×3600秒=4.32ｘ107焦 含电量60%的电瓶充满电，则所需电能为Wˊ=(1-60%)W=1.728ｘ107焦（2）水平驱动速度：V=7.2千米/小时=2米/秒，机械功率P机=75%×1500瓦=1125瓦因为车做匀速直线运动，所以f=Ff=F=PV=1125瓦2米/秒=562.5N8.（1）四股绳子承担物重，F=G总/4=（150+50）千克×10牛/千克4=500N（2）以 C 为支点，起重机重 G1=2.4×104牛，物体重为G2根据杠杆平衡条件 F1L1=F2L2得 G1·0C=G2·CDG2=OCCD⋅G1=18×2.4ｘ104牛=3000牛（3）不吊重物时，以B为支点，为使起重机不倾倒，实际最大配重为G3，OB=BC-OC=4米-1米=3米根据杠杆平衡条件得 G1·OB=G3·ABG3=OBABG1=31.5×2.4×104牛=4.8×104牛M3=G3/g=4.8ｘ103千克=4.8吨<6吨，所以不能配置6t的配重。9.解：（1）S1置于b，S2断开水的质量 m=ρV=1×103千克/米3×2×10-3米3=2千克加热水需吸收的热量： Q=CmΔt=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J当S1置于a，S2闭合，加热功率最大（P3），所需的加热时间最短（t）P1=P2=U2额R2=(220伏)21936欧姆=25瓦总功率P3=P1+P2=50瓦，消耗电能W=P3t不计热量损失，W=Qt=WP3=QP3=6.72×105焦50瓦=13440秒=224分钟10.（1）10500000J（2）1200J（1）R1； 水烧干（2）D （3）R2=24.2欧12.510NFb=170NF=100N W=FS=100N×120m=12000J
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