力热、力电综合题
典例精讲
例 (2022陕西预测卷)如图所示是小明家新买的电热水壶，其铭牌参数如下表所示，小明用该电热水壶烧水时，将质量为0.9 kg、初温为20 ℃的水烧开用时3 min[在一个标准大气压下，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)].求：
(1)电热水壶是利用电流的____效应工作的．
额定电压 220 V
额定功率 2 000 W
最大容量 1 L
(2)该电热水壶正常工作时电热丝的电阻；
(3)电热水壶的加热效率；
(4)若某次将家里的其他用电器全都断电，只用电热水壶加热，观察到家里标有1 500 imp/(kW·h)字样的电能表指示灯在2 min内闪烁了90次，通过计算判断此时电热水壶是否正常工作．
实战演练
1.(2023物理压轴题) 一辆厢式小货车正在运送物资，空车质量为1.5 t，满载时载货量为2.5 t，与地面的总接触面积是0.5 m2，满载时百公里油耗为20 L．如果该货车满载货物后在平直的高速公路上匀速行驶100 km，货车受到的阻力是总重的0.1倍．在此过程中，求：(燃油密度为0.8×103 kg/m3，燃油热值为5×107 J/kg，g取10 N/kg)
(1)该货车满载时静止在水平路面上对地面的压强．
(2)该货车发动机牵引力做的有用功．
(3)燃油完全燃烧放出的热量．
(4)该货车在高速公路上以90 km/h的速度匀速行驶时牵引力的功率.
(5)该货车发动机的效率．
2. 为加快构建清洁低碳安全高效新能源体系，国务院办公厅于2022年5月30日转发了国家发改委能源局《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》，将大力推动开发新能源，引导全社会消费绿色电力．下表是我国自主研发的某新能源电动车的部分参数：
在该新能源电动车正常充电10 min后，求：
充电电压U 380 V
充电电流I 100 A
支付方式 刷卡支付、APP扫二维码(小程序)
安装方式 壁挂式、立柱式
电车将电能转换为机械能的效率 η 60%～75%
(1)电动车获得的电能；
(2)若获得的电能由完全燃烧热值为q＝4.0×107 J/kg的燃油来提供，需要该燃油的质量；
若该电动车在水平公路上匀速行驶受到的阻力为500 N，电动车将电能转换为机械能的效率为60%，该车能行驶的路程．
参考答案
典例精讲
例 (1)热
解：(2)由P＝UI和I＝可得，正常工作时电热丝的电阻R＝＝＝24.2 Ω
(3)水吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×0.9 kg×(100 ℃－20 ℃)＝3.024×105 J
由P＝可得电热水壶消耗的电能
W＝ P额t＝2 000 W×3×60 s＝3.6×105 J
电热水壶的加热效率
η＝×100%＝×100%＝84%
(4)电热水壶消耗的电能W′＝ kW·h＝0.06 kW·h＝0.06×3.6×106 J＝2.16×105 J
此时电热水壶的电功率
P实＝＝＝1 800 W＜2 000 W
因此，此时电热水壶没有正常工作
实战演练
1.解：(1)货车满载时的总质量m＝m车＋m货＝1.5×103 kg＋2.5×103 kg＝4×103 kg
该货车满载时，静止在水平路面上对地面的压力等于总重力，即F压＝G＝mg＝4×103 kg×10 N/kg＝4×104 N
货车静止在水平路面上对地面的压强
p＝＝＝8×104 Pa
(2)由题意知，货车受到的阻力
f＝0.1G＝0.1×4×104 N＝4×103 N
因为该货车满载货物后在平直的公路上匀速直线行驶，根据二力平衡条件可知，该货车发动机的牵引力F＝f＝4×103 N
牵引力做的有用功
W＝Fs＝4×103 N×100×103 m＝4×108 J
(3)货车满载时百公里油耗为20 L，即货车行驶100 km消耗燃油的体积
V燃油＝20 L＝20 dm3＝0.02 m3
由ρ＝得，消耗燃油的质量m燃油＝ρ燃油V燃油＝0.8×103 kg/m3×0.02 m3＝16 kg
燃油完全燃烧放出的热量Q放＝m燃油q燃油＝16 kg×5×107 J/kg＝8×108 J
(4)由v＝可得，货车匀速行驶的时间t＝＝＝ h＝4 000 s
该货车在高速公路上匀速行驶时牵引力的功率
P＝＝＝1×105 W
(5)该货车发动机的效率
η＝×100%＝×100%＝50%
2.解：(1)新能源电动车获得的电能
W＝UIt＝380 V×100 A×10×60 s＝2.28×107 J
(2)由题知，获得的电能由燃油完全燃烧提供，所以Q放＝W＝2.28×107 J，则所需燃油的质量m＝＝＝0.57 kg
(3)由题知，电能转化为机械能的效率为60%，则转化的机械能
W′＝60%W＝60%×2.28×107 J＝1.368×107 J
新能源电动车在水平公路上做匀速直线运动，牵引力F牵＝f＝500 N
新能源电动车行驶的距离
s＝＝＝2.736×104 m
