題型(五) 綜合應用題|類型一熱學綜合應用題|1.【2019濰坊】一定氣壓下，某種晶體熔化成同溫度液體時所吸收的熱量與其質量之比叫該晶體的熔化熱，用字母 表示。在1個標準大氣壓下，用一個熱效率為40%的酒精爐為熱源，將500 g初溫為0 的冰全部熔化為0 的水，共燃燒了14 g 酒精，酒精的熱值為3107 J/kg。求：（1）冰熔化過程中吸收的熱量。（2）在1個標準大氣壓下，冰的熔化熱 冰。2.太陽能熱水器是把太陽能轉化為內能的設備。某太陽能熱水器每小時平均接收4.2106 J的太陽能，在一天5小時的有效照射時間內，使熱水器中質量為100 kg、初溫為20 的水溫度升高到40 。求：【水的比熱容c=4.2103 J/（kg）】（1）熱水器中的水吸收的熱量。（2）熱水器5小時內接收到的太陽能。（3）熱水器的效率。（4）若改用煤氣來加熱這些水，需要完全燃燒多少千克煤氣？（煤氣的熱值q=4.2107 J/kg，假設煤氣燃燒放出的熱量全部被水吸收）|類型二力學綜合應用題|1.【2019常州】某型號一次性聲吶，其內部有兩個相同的空腔，每個空腔的容積為210-3 m3，每個空腔的側上方都用輕薄易腐蝕材料制成的密封蓋密封。密封蓋在海水中浸泡24 h后，將被海水完全腐蝕。某次公海軍事演習，反潛飛機向海中投入該聲吶，聲吶在海中靜止后露出整個體積的14，處于探測狀態，如圖T5-1甲所示。24 h后，聲吶沒入海中處于懸浮狀態，停止工作，如圖乙所示。再經過24 h，聲吶沉入海底，如圖丙所示。已知海水=1.1103 kg/m3，g取10 N/kg。請回答：（1）每個空腔能容納海水的重力有多大？（2）聲吶整個體積有多大？（3）圖甲中的聲吶有多重？（4）圖丙中，海底對聲吶的支持力有多大？圖T5-12.【2018遂寧】質量為60 kg的工人站在水平地面上，用如圖T5-2所示裝置勻速打撈浸沒在長方形水池中的物體，水池底面積為15 m2，物體重2000 N、體積為0.1 m3，物體未露出水面前，此裝置機械效率為80%。（不考慮水對物體的阻力、繩重及繩與滑輪間的摩擦，每個滑輪重一樣，g取10 N/kg）（1）求物體浸沒在水中受到的浮力。（2）求動滑輪的重力。（3）若工人雙腳與地面的接觸面積為500 cm2，當他對地面的壓強為2103 Pa時，求池底受到水的壓強的變化量。 圖T5-23.【2018威海】圖T5-3甲是海上打撈平臺裝置示意圖，使用電動機和滑輪組將實心物體A從海底豎直向上始終以0.05 m/s的速度勻速吊起，圖乙是物體A所受拉力F隨時間t變化的圖像。請解答下列問題：（不計摩擦、水的阻力及繩重，g取10 N/kg）圖T5-3（1）物體A的體積是多少？（2）物體A完全浸沒在水中時滑輪組的機械效率為80%，當物體A完全離開水面后，滑輪組的機械效率是多少？（結果精確到0.01%）（3）當物體A完全離開水面后，電動機兩端電壓為380 V，通過的電流為5 A，電動機線圈的電阻為多少？（不計電動機內部摩擦）4.【2018柳州】如圖T5-4甲所示，滑輪組通過輕質彈簧懸掛于O點，下端懸掛一柱形物體并浸沒于裝有水的柱形容器中，物體上表面恰好與水面相平，繩子A端固定，忽略滑輪重、繩重及摩擦。已知容器底面積為200 cm2，水深20 cm，物體的底面積為100 cm2、高為12 cm、重為24 N，g取10 N/kg。圖T5-4（1）求水對容器底的壓強。（2）求水對物體的浮力大小。（3）求彈簧所受拉力的大小。（4）若要使柱形物體有34的高度露出水面，需打開閥門K放出多少千克的水？（題中彈簧所受拉力F與其伸長量x的關系如圖乙所示）|類型三電學綜合應用題|1.【2018廣西北部灣】如圖T5-5甲是定值電阻R0和標有“6 V6 W”字樣燈泡L的信息圖像。將它們接入圖乙所示的電路，其中電源電壓不變，滑動變阻器R最大阻值為8 。當只閉合開關S、S1，滑片P位于R最右端時，燈泡L的實際功率為1 W。求：（1）R0的阻值。（2）燈泡正常發光100 s，電流通過燈泡產生的熱量。（3）電源電壓。（4）電路消耗的最大電功率。圖T5-52.【2018遂寧】如圖T5-6所示電路，電源電壓18 V不變，小燈泡上標有“12 V”的字樣，滑動變阻器的規格為“200 1 A”，電流表量程為0 0.6 A，電壓表量程為015 V。調節滑動變阻器滑片至某一位置時再閉合開關，小燈泡L恰好正常發光，此時電流2 s內對小燈泡L做功12 J，不考慮溫度對燈絲電阻的影響。（1）求小燈泡L正常發光時的電流。 （2）求滑動變阻器接入電路的阻值在什么范圍時才能保證電路的安全。（3）小燈泡L兩端電壓為何值時，滑動變阻器消耗的功率最大，最大功率是多少？圖T5-63.【2018攀枝花】如圖T5-7所示，燈泡L上標有“6 V2.4 W”字樣，電流表量程為00.6 A，電壓表量程為015 V。滑動變阻器的最大電阻為160 。只閉合S1，滑片置于某點a時，滑動變阻器接入電路中的電阻Ra=40 ，電壓表示數Ua=12 V，電流表示數為Ia；只閉合S2，滑片置于某點b時，滑動變阻器接入電路中的電阻為Rb，電流表示數為Ib。已知IaIb=34，RbR0=32，滑片移動過程中，燈泡電壓不超過額定值，電表示數不超過量程。（燈絲電阻不隨溫度變化，圖中未畫出a、b兩點）（1）求小燈泡正常發光時的電阻。（2）求定值電阻R0和電源電壓U。（3）只閉合S1時，求電路消耗的最小功率。圖T5-74.【2019寧波】如圖T5-8所示電路，電源電壓U不變，燈L1、L2上都標有“3 V”字樣，且燈絲阻值不變，R1是定值電阻。閉合開關S1后，依次進行如下操作：開關S2接1、2，移動滑片P，使電壓表V1示數為3 V，此時電流表示數為0.3 A；開關S2接2、3，電流表示數為0.4 A；開關S2接4、5，電流表示數仍為0.4 A，電壓表V2示數為2 V。圖T5-8請解答下列問題：（1）燈L1、L2的額定功率分別是多少？（2）小科根據上述實驗數據，計算R1的阻值，分析如下：操作中，L1與R0串聯，L1兩端電壓為3 V，通過L1的電流大小為0.3 A。操作中，L1與R1并聯后（可看作一個阻值變小的電阻）與R0串聯，通過L1與R1的總電流I大小為0.4 A。假設此時L1兩端電壓為U1，通過的電流為IL1。可求得R1=U1IR=U1I-IL1=3V0.4A-0.3A=30 。老師指出：求解R1時，代入的“3 V”“0.4 A”“0.3 A”三個數據中有錯誤。請你指出錯誤的數據：，并正確求解R1。（3）當開關S2接4、5時，滑片P怎樣移動才能使L2正常工作？（要求說明移動方向和變化的阻值大小）【參考答案】類型一1.解：（1）14 g酒精完全燃燒放出的熱量Q放=q酒精m酒精=3107 J/kg0.014 kg=4.2105 J,由=Q吸Q放100%可得,冰熔化成水共吸收的熱量Q吸=Q放=4.2105 J40%=1.68105 J。（2）冰的熔化熱冰=Q吸m冰=1.68105J0.5 kg=3.36105 J/kg。2.解：（1）水吸收的熱量Q吸=cmt=4.2103 J/（kg）100 kg（40 -20 ）=8.4106 J。（2）5小時內接收到的太陽能E=4.2106 J/h5 h=2.1107 J。（3）熱水器的效率=Q吸E100%=8.4106 J2.1107 J100%=40%。（4）Q吸=Q放=qm煤,則m煤=Q吸q=8.4106 J4.2107 J/kg=0.2 kg。類型二1.解：（1）每個空腔能容納海水的重力G=mg=海水Vg=1.1103 kg/m3210-3 m310 N/kg=22 N。（2）由于圖甲中聲吶漂浮,重力等于浮力,則G1=F浮1=海水gV總1-14,圖乙中聲吶懸浮,則G2=F浮2,即G1+G=G1+22 N=海水gV總,聯立解得,V總=810-3 m3。（3）由已知,G1=海水gV總1-14=1.1103 kg/m310 N/kg810-3 m334=66 N。（4）圖丙中,G3=G1+2G=66 N+222 N=110 N,浮力F浮=海水gV總=1.1103 kg/m310 N/kg810-3 m3=88 N,則海底對聲吶的支持力F支=G3-F浮=110 N-88 N=22 N。2.解：（1）當物體浸沒在水中時,物體排開水的體積V排=V物=0.1 m3,物體所受的浮力為F浮=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg0.1 m3=1000 N。（2）由圖知n=4,由題知,當物體浸沒在水中時,滑輪組的機械效率為80%,則有=W有用W總100%=G-F浮4F100%,代入數據有80%=2000N-1000N4F100%,解得F=312.5 N。由圖知,由4段繩子承擔對物體的拉力,且不計水對物體的阻力、繩重及滑輪間的摩擦,則當物體浸沒時有F=1n（G-F浮+2G輪）,代入數據有312.5 N=14（2000 N-1000 N+2G輪）,解得G輪=125 N。（3）人對地面的壓力F壓=pS=2103 Pa50010-4 m2=100 N,地面對人的支持力F支=F壓=100 N,此時對人進行受力分析有F拉+F支=G人,所以F拉=G人-F支=60 kg10 N/kg-100 N=500 N,則人對繩的拉力F拉=F拉=500 N；因為4F拉=2G輪+G-F浮1, 所以F浮1=2G輪+G-4F拉=2125 N+2000 N-4500 N=250 N,則池底受到水的壓強的變化量為 p=F浮S=F浮-F浮1S=1000N-250 N15m2=50 Pa。3.解：（1）由圖乙可知,物重G=F1=3104 N,物體在水中完全浸沒時受到的浮力F浮=G-F2=3104 N-2104 N=1104 N,物體A的體積V=V排=F浮水g=1104 N1103 kg/m310N/kg=1 m3。（2）物體A完全浸沒在水中時滑輪組的機械效率=W有用W總100%=F2hF2h+G動h100%=F2F2+G動100%=2104 N2104 N+G動100%=80%,所以G動=5000 N。當物體A完全離開水面后,滑輪組的機械效率1=W有用1W總1100%=GhGh+G動h100%=GG+G動100%=3104 N3104 N+5000N100%85.71%。（3）物體A完全離開水面后,電動機所做機械功的功率P機=Wt=Fst=Fv=12（G+G動）2v=（G+G動）v=（3104 N+5000 N）0.05 m/s=1750 W,電動機的總功率P=UI=380 V5 A=1900 W,電動機的發熱功率P熱=P-P機=1900 W-1750 W=150 W,所以電動機線圈的電阻R=P熱I2=150W（5A）2=6 。4.解：（1）水對容器底的壓強p=水gh=1.0103 kg/m310 N/kg0.2 m=2000 Pa。（2）物體的體積V=S物h物=10010-4 m21210-2 m=1.210-3 m3,物體浸沒時排開水的體積V排=V=1.210-3 m3,水對物體的浮力F浮=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg1.210-3 m3=12 N。（3）因忽略滑輪重、繩重及摩擦,所以動滑輪和物體受向上3段繩的拉力、向上的浮力、向下的物體重力,依據力的平衡可得3F拉+F浮=G,則繩端拉力F拉=G-F浮3=24N-12 N3=4 N,由題圖可知,彈簧承擔兩段繩子的拉力,彈簧所受拉力F彈=2F拉=24 N=8 N。（4）當柱形物體有34的高度露出水面時,受到的浮力F浮=（1-34）F浮=1412 N=3 N,此時繩端拉力F拉=G-F浮3=24 N-3 N3=7 N,彈簧此時受到的拉力F彈=2F拉=27 N=14 N,彈簧所受拉力增加了F拉=F彈-F彈=14 N-8 N=6 N；由圖乙可知彈簧所受拉力與彈簧伸長量的關系為F=x2 N/cm,則x=F0.5 cm/N；當彈簧受力增加6 N時,彈簧伸長了6 N0.5 cm/N=3 cm,動滑輪向下移動的距離L=3cm23=2 cm,則需放水的體積V放=S容L+（S容-S物）34h物=20010-4 m2210-2 m+（20010-4 m2-10010-4 m2）341210-2 m=1.310-3 m3,放出水的質量m放=水V放=1.0103 kg/m31.310-3 m3=1.3 kg。類型三1.解：（1）由圖甲可知,R0兩端電壓為2 V時,通過的電流為0.2 A,根據歐姆定律,R0的電阻：R0=U0I0=2 V0.2 A=10 。（2）燈泡正常發光100 s,電流通過燈泡產生的熱量Q=PLt=6 W100 s=600 J。（3）當只閉合開關S、S1,滑片P位于R最右端時,燈泡L與滑動變阻器R最大阻值串聯,燈泡L的實際功率為1 W,由圖甲可得,UL=2 V,IL=0.5 A,由歐姆定律可得滑動變阻器兩端的電壓UR=ILR=0.5 A8 =4 V,電源電壓U=UL+UR=2 V+4 V=6 V。（4）根據P=U2R可知電路中電阻最小時,電功率最大。開關S、S1、S2均閉合,滑動變阻器的滑片在最左端時,燈泡L與R0并聯,此時電路消耗的電功率最大,則P大=PL+P0=PL+U2R0=6 W+（6 V）210 =9.6 W。2.解：（1）小燈泡正常發光時的電流為IL=WLULt=12J12 V2 s=0.5 A。（2）小燈泡的電阻RL=ULIL=12 V0.5 A=24 。由圖知,小燈泡與滑動變阻器串聯,電流表測電路電流,電壓表測滑動變阻器兩端的電壓。電路的最大電流應為小燈泡正常發光時的電流0.5 A,故滑動變阻器接入電路的最小電阻為R滑小=U滑IL=18 V-12 V0.5 A=12 。當電壓表的示數為最大值15 V時,小燈泡兩端的電壓最小為3 V,則通過小燈泡的電流最小為IL=ULRL=3 V24 =18 A,滑動變阻器能接入電路的最大阻值為R滑大=U滑IL=15V18 A=120 ,故滑動變阻器接入電路的阻值在12120 時才能保證電路的安全。（3）滑動變阻器的功率為P滑=I2R滑=（URL+R滑）2R滑=U2R滑（RL-R滑）2+4RLR滑= U2 （RL-R滑）2+4RLR滑R滑=U2（RL-R滑）2R滑+4RL,由上式可知,只有當R滑和RL相等時,滑動變阻器消耗的功率才最大,故電路的電流為I=UR總=18 V24 +24 =38 A,小燈泡兩端的電壓為UL=IRL=38 A24 =9 V。滑動變阻器的最大功率為P滑大=U滑I=（U-UL）I=（18 V-9 V）38 A=3.375 W。3.解：（1）由于U額=6 V,P額=2.4 W,則燈泡正常發光時的電阻RL=U額2P額=（6 V）22.4 W=15 。（2）只閉合S1時,滑動變阻器和定值電阻R0串聯,當滑片置于a點時,電壓表示數Ua=12 V,滑動變阻器連入電路的電阻Ra=40 ,此時電路中電流即電流表示數為Ia=UaRa=12 V40 =0.3 A,則電源電壓U=Ia（Ra+R0）=0.3 A（40 +R0）；只閉合S2時,滑動變阻器和燈泡L串聯,當滑片置于b點時,由題意知IaIb=34,則Ib=43Ia=430.3 A=0.4 A,則電源電壓U=Ib（Rb+RL）=0.4 A（Rb+15 ）；已知RbR0=32；聯立解得：R0=20 ,U=18 V。（3）只閉合S1時,滑動變阻器和定值電阻R0串聯,要使電路消耗的功率最小,則滑動變阻器連入電路的阻值應達到電路允許的最大值,設為R最大,且滑動變阻器兩端的電壓可以達到電壓表的最大量程15 V,則電路中的電流為I最小=U-U最大R0=18 V-15 V20 =0.15 A,則滑動變阻器連入電路的最大電阻R最大=U最大I最小=15 V0.15 A=100 160 ,所以閉合開關S1時,電路消耗的最小功率P最小=UI最小=18 V0.15 A=2.7 W。4.解：（1）操作中,開關S2接1、2時,L1與R0串聯,電壓表V1測L1兩端電壓,為U1=3 V,則此時L1正常發光,電流表測電路中的電流,則燈L1的額定功率P1額=U1I1=3 V0.3 A=0.9 W。操作中,開關S2接4、5,L2與R0串聯,電壓表V2測L2兩端電壓,電流表測電路中的電流,由歐姆定律得,燈L2的電阻RL2=U2I2=2V0.4A=5 ,則燈L2的額定功率P2額=U2額2R2=（3V）25=1.8 W。（2）3 V、0.3 A在操作中,由歐姆定律得,燈L1的電阻：RL1=U1I1=3V0.3A=10 。由于操作和中,電流表示數都是0.4 A,說明R1、L1并聯后與L2對電路的影響是等效的,即R1、L1并聯后的總電阻為5 ,則有1R1+110=15,解得R1=10 。（3）在操作中,電源電壓U=3 V+0.3 AR0,在操作中,電源電壓U=2 V+0.4 AR0,聯立解得：R0=10 ,U=6 V。當開關S2接4、5時,R0與L2串聯,要使L2正常發光,即UL2=U2額=3 V,則R0兩端的電壓U0=U-UL2=6 V-3 V=3 V,根據串聯分壓特點可知,U0R0=UL2RL2,即3VR0=3V5,解得R0=5 。所以,R0減小的阻值：R=R0-R0=10 -5 =5 ,故滑片應向左移動