计算题18 力学、电磁学、热学综合计算压轴（培优专练）（全国通用）2026年中考物理二轮复习高效培优系列+答案

这是一份计算题18 力学、电磁学、热学综合计算压轴（培优专练）（全国通用）2026年中考物理二轮复习高效培优系列+答案试卷主要包含了某电水壶内部电路简化后如图等内容，欢迎下载使用。
1．（2025·广东·中考真题）如图所示是我国自主设计建造的“极地”号破冰调查船。某次任务中，该船的总质量为。已知g＝10N/kg，，。求该船：
(1)受到的总重力；
(2)静止时排开海水的体积；
(3)发动机完全燃烧100kg燃油放出的热量。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）该船受到的总重力
（2）船只漂浮，静止时，受到的浮力为
则排开海水的体积
（3）发动机完全燃烧100kg燃油放出的热量
2．（2025·四川宜宾·中考真题）中医药是中国传承几千年的文化瑰宝。如图甲是一款小型的电热煎药壶，额定电压为220V，有高温、低温两个挡位，其内部简化电路如图乙所示，当双触点选择开关接触A、B时为断开状态。、是两个阻值不变的电热丝，，，。
(1)判断并简要说明使用低温挡工作时开关应接触B、C还是C、D？
(2)计算使用低温挡工作时的功率是多少？
(3)计算使用高温挡工作1min，电流做功是多少？
(4)采用低温挡加热已煎好的某种中药液。已知该中药液比热容为，质量为200g，加热8min，温度从5℃升高到45℃。请计算此过程的加热效率（加热过程中药液蒸发的影响可忽略不计）。
【答案】(1)使用低温挡工作时开关应接触B、C
(2)100W
(3)
(4)66.6%
【详解】（1）由图乙可知，当双触点选择开关接触B、C时，R1接入电路，当双触点选择开关接触C、D时，R1、R2并联接入电路，根据并联电路电阻规律可知，R1、R2并联接入电路时，电路中的总电阻小于任意一个并联的电阻，所以R1、R2并联接入电路时，电路中的总电阻最小，由可知，电路的总功率最大，此时电热煎药壶处于高温挡，则当双触点选择开关接触B、C时，电热煎药壶处于低温挡。
（2）当双触点选择开关接触B、C时，电热煎药壶处于低温挡，R1接入电路，由可知，低温挡工作时的功率
（3）使用高温挡时，R1、R2并联接入电路，工作1min，根据并联电路特点可知电流做功
（4）该中药液比热容为，质量为200g，温度从5℃升高到45℃，中药液吸收的热量
低温挡加热8min，消耗的电能
此过程的加热效率
3．（2025·黑龙江齐齐哈尔·中考真题）如图，我国某舰艇圆满完成首次航行试验任务，为我国海军建设和发展注入新动力。该舰艇在平静的海面上静止时，舰艇底最低点到水面的竖直距离为。若某段航行过程中，该舰艇在平静的海面上平稳的匀速直线航行了，发动机做的有用功为。已知：海水的密度，该舰艇所用燃料的热值。求：
(1)该舰艇在平静的海面上静止时，海水对舰艇底最低点的压强是多少Pa？
(2)该段航行过程中，发动机提供的前进的动力是多少N？
(3)若该舰艇发动机的效率为，则该段航行过程中，消耗燃料的质量是多少？
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）海水对舰艇底最低点的压强
（2）该段航行过程中，发动机提供的前进的动力
（3）该段航行燃料完全燃烧放出的热量
则消耗燃料的质量
4．（2025·陕西·中考真题）劳动实践小组为温室育苗基地制作了一个保温箱，其电路如图-1所示。
(1)电热丝R1的阻值为220Ω，则电路中的电流是多少？
(2)已知保温箱内空气的质量为11 kg，图-1所示电路工作300s产生的热量，可使保温箱内空气的温度升高多少？[不计热损失，空气的比热容为1.0×103J/（kg·℃）]
(3)现增加一个阻值为44Ω的电热丝R2，根据实际需求，利用电热丝R1与R2，为保温箱设计两个挡位，高温挡的电功率为1100W，低温挡的电功率为220W。请根据需求，在图-2的虚线框内将电路连接完整。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）电路中的电流是
（2）图-1所示电路工作300s产生的热量为
不计热损失，则空气吸收的热量与电路产生的热量相等，保温箱内空气升高的温度为
（3）高温挡的电功率为1100W，高温挡电路电阻为
低温挡的电功率为220W，低温挡电路电阻为
所以两个电阻并联接入电路，高温挡支路接电热丝R2，低温挡支路接电热丝R1，连接如下图所示：
5．（2025·陕西·中考真题）火电站利用煤炭燃烧时产生的热量，通过汽轮机带动发电机发电，若火电站的煤电转化效率 （为火电站发出的电能，为消耗的煤炭完全燃烧时所放出的热量），则煤炭燃烧越充分，煤电转化效率越高。有关研究表明，基于“富氧燃烧”技术的“碳—氢—风—电”能源耦合模型，可有效地提高新能源与传统能源的综合利用。如图所示，风电站给电网供电后，将富余的电能输送给制氢厂，通过电解水装置制造的氢气，经加氢站到达用户端；将电解水制氢时产生的氧气输送给火电站，使煤炭实现“富氧燃烧”，提高火电站的煤电转化效率。
(1)某风电站总装机功率为105kW，平均每天工作时长以10h计。若风电站以总装机功率工作时，1天所发出的电能中，有8.2×105kW·h的电能供给电网，富余的电能全部用于电解水制氢（每产生1m3氢气消耗3.6kW·h的电能），产生的氢气完全燃烧时，释放的热量为多少？（氢气的热值为1.28×107J/m3）
(2)假设火电站通过“富氧燃烧”技术，使煤炭完全燃烧，可实现每消耗0.31kg的标准煤，发出1kW·h的电能，则“富氧燃烧”条件下，煤电转化效率是多少？
(3)若采用“富氧燃烧”技术后，煤电转化效率相比技术革新之前提高了4%，则同样发出1kW·h的电能，相比应用“富氧燃烧”技术前，能节约多少千克标准煤。（标准煤的热值为2.9×107J/kg）
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）富余的电能为
产生的氢气为
氢气完全燃烧释放的热量为
（2）煤电转化效率是
（3）采用富氧燃烧技术后，煤电转化效率相比技术革新之前提高了4%，则技术革新之前的效率为36%，同样发出1kW·h的电能需要消耗的热量为
需要煤的质量为
可以节约煤的质量为
6．（2025·江苏扬州·中考真题）某电水壶内部电路简化后如图。当开关都闭合，电水壶处于加热状态。水烧开后温控开关自动断开，电水壶处于保温状态。已知电阻为22Ω，保温时通过的电流为0.2A，。求：
(1)将质量为1kg、初温为20℃的水加热至70℃，水吸收的热量Q；
(2)电水壶处于加热状态时的电功率P；
(3)电水壶处于保温状态时，1min消耗的电能W。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）水吸收的热量
（2）当开关都闭合，电路中只有电阻，电水壶处于加热状态，则电水壶处于加热状态时的电功率
（3）水烧开后温控开关自动断开，电路为两个电阻串联，保温时通过的电流为0.2A，则电路中电流为0.2A，此时电水壶处于保温状态，1min消耗的电能
7．（2025·山东聊城·模拟预测）某学校为保障学生的饮水卫生，配备了智能饮水机，如图甲所示。如图乙所示是饮水机内部的简化电路图，技术参数如表所示，通过开关、实现高、低挡的控制，和均为电热丝且电阻恒定［，标准大气压］。求：
(1)当开关、同时闭合时，饮水机处于______挡位。判断理由是______；
(2)电热丝的阻值；
(3)饮水机在高温挡正常工作15min消耗的电能；
(4)将饮水机中装满水，若饮水机将20℃的水加热15min正好烧开，求加热时饮水机的热效率是多少？
【答案】(1) 高温 见解析
(2)93.9Ω
(3)
(4)62.2%
【详解】（1）[1][2]由电路图可知，当开关、同时闭合时，电热丝被开关短路，只有电热丝接入电路。当开关闭合、断开时，电热丝和串联接入电路。根据可知，在电源电压一定时，电路的总电阻越小，电功率越大。因为串联电路的总电阻大于任何一个分电阻，所以当开关、同时闭合时，电路的总电阻最小，电功率最大。故饮水机处于高温挡。
（2）饮水机处于高温挡时，只有电热丝接入电路，由可得其阻值为
饮水机处于低温挡时，电热丝和串联，由可得电路总电阻为
根据串联电路电阻特点，的阻值为
（3）饮水机在高温挡正常工作时，工作15min消耗的电能为
（4）加热时饮水机在高温挡工作15min消耗的电能为
饮水机装满水的质量为
在标准大气压下，水的沸点是100℃，将这些水烧开需要吸收的热量为
饮水机的热效率为
8．（2025·河南·模拟预测）如图甲所示为科技小组的同学设计的一款带保温功能的电热水壶的内部结构简化电路图，该电热水壶的部分参数如下表所示。单独开启盛满水的电热水壶，2min将76℃的水烧开（在标准大气压下），如图乙所示所在电路的电能表的表盘转过20r，，，求：
(1)高温挡电功率；
(2)电阻丝电阻；
(3)电热水壶的加热效率；
(4)怎样改进电路可以提高加热效率？写出一种方法。
【答案】(1)1000W
(2)
(3)84%
(4)减小的阻值
【详解】（1）根据电能表“600r/kW·h”的参数可知，电能表转盘每转600圈，消耗的电能为1kW·h。电能表转盘转过20r，此过程中消耗的电能
该电热水壶高温挡的电功率
（2）由电路图可知，低温挡时只有电阻R2工作，高温挡时两电阻并联，高温挡时电阻R1的功率为
所以
（3）电热水壶盛满水时，水的体积
水的质量为
在标准大气压下，水的沸点为100℃。水吸收的热量
加热过程中消耗的电能
电热水壶的加热效率
（4）可以减小电路中的电阻，例如更换阻值更小的电阻丝，在电源电压不变时，根据，电阻减小，功率增大，相同时间内产生的热量更多，能更快加热水，减少热量损失的时间，从而提高加热效率。
9．（2025·福建福州·一模）如图所示，某科技公司研发的水下清洗机器人，集潜水、巡检、清洗于一体，靠4个电动螺旋桨驱动，能灵活地浮游、翻转、前行、下潜，可在50m深水下对船舶进行高压水柱喷射清洗。该机器人质量180kg，无水舱设计，浸没在水中时的排水体积为0.2m3，线缆对机器人的作用力可忽略不计，。求：
(1)完全浸没在海水中时清洗机器人受到的浮力为多少N？
(2)清洗机器人自主下潜时，4个电动螺旋桨旋转到竖直方向驱动，使清洗机器人受到竖直方向的推力，以0.5m/s的速度从水面匀速竖直下潜至50m处作业。此过程中机器人受到水对它竖直向上的阻力恒为60N，则推力为多大？
(3)若（2）的过程中，电动机消耗的总电能为0.006kW·h，则电动机驱动螺旋桨的效率为多少？（结果保留一位小数）
【答案】(1)
(2)320N
(3)74.1%
【详解】（1）完全浸没在海水中时清洗机器人受到的浮力为
（2）机器人的重力为
机器人匀速下潜时受到竖直向下的推力，竖直向下的重力，竖直向上的阻力，竖直向上的浮力，且受力平衡，螺旋桨的推力为
（3）电动机驱动螺旋桨产生推力，推力所做的有用功为
消耗的电能为
电动机驱动螺旋桨的效率为
10．（2025·江西新余·一模）如图所示是我市某公园的便民饮水点及其饮水机内部电路简化图，其中的阻值为48.4Ω，和均为阻值不变的电热丝，饮水机有加热和保温档，正常工作时，保温档功率为110W。[]
(1)求饮水机在保温档正常工作时的电流；
(2)当只有饮水机工作时，将3kg水从10℃加热到100℃，公园安装的数字式电能显示消耗了0.35kW·h电能，求饮水机的加热效率；
(3)为节能减排，相关部门计划在该公园安装太阳能电池为饮水机供电。已知晴天太阳能电池每天能发电0.4kW·h，要求所有太阳能电池晴天一天的发电量能供饮水机使用3天。饮水机每天正常工作加热时间计为3h，保温时间计为8h，求至少要安装多大面积的太阳能电池。
【答案】(1)0.5A
(2)90%
(3)29.1m2
【详解】（1）由题意知，饮水机保温档的功率为110W，根据电功率公式可得，保温档正常工作时的电流
（2）水吸收的热量为
饮水机消耗的电能为
饮水机的加热效率为
（3）由电路图可知，当开关S闭合时，电阻R2被短路，电路中只有R1工作，此时电路总电阻最小，根据可知，电功率最大，饮水机处于加热档。饮水机的加热功率为
饮水机一天消耗的电能为
饮水机3天消耗的电能为
根据题意，晴天太阳能电池每天能发电0.4kW·h，要求所有太阳能电池晴天一天的发电量应等于饮水机3天消耗的电能，则需要安装太阳能电池的面积为
11．（2025·辽宁鞍山·一模）为实现自动控制，小明观察发现，某恒温调奶器利用电磁继电器（线圈电阻不计）具有延时加热、保温、消毒等功能，其电路图如图甲所示。控制电路中，电压=3V，定值电阻，热敏电阻R的阻值随温度变化的图像如图乙所示；工作电路中，电压U=220V，。已知恒温调奶器容量为2L，水温达到80℃时衔铁会跳起。[]。求：
(1)衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流是多少？
(2)工作电路在保温状态下的电功率是多少？
(3)当调奶器加满温度为25℃的水，此过程中水吸收的热量是多少？
(4)上述加热过程中加热元件工作500s后衔铁跳起，恒温调奶器的加热效率是多少？
【答案】(1)0.02A
(2)55W
(3)
(4)84%
【详解】（1）当水温达到80℃时衔铁会跳起，由图乙可知，此时热敏电阻的阻值为100Ω。控制电路中，定值电阻与热敏电阻串联，线圈电阻不计，通过电磁铁线圈的电流为
（2）当温度较低时，控制电路中电流较大，电磁铁磁性强，吸合衔铁，动触点与下方静触点接通，工作电路中只有R2工作，此时为加热状态。当温度达到80℃时，衔铁跳起，动触点与上方静触点接通，工作电路中R1和R2串联，电路总电阻较大，根据可知电功率较小，此时为保温状态。工作电路在保温状态下的电功率是
（3）水的质量为
水吸收的热量为
（4）加热过程中，工作电路处于加热状态，只有电阻R2工作。加热功率为
消耗的电能为
恒温调奶器的加热效率
12．（2025·广东深圳·三模）如图甲所示，这是一款电加热煮茶壶，其额定电压为220V。图乙为其简化工作原理图，、均为阻值不变的加热丝，通过改变旋钮开关的位置，可实现“加热”“保温”两挡的调节。已知保温挡的额定功率为242W，。求：
(1)煮茶壶在保温挡正常工作时电路中的电流；
(2)电阻丝的阻值；
(3)在某次用电高峰期使用加热挡将0.5kg的茶水从40℃刚好加热到100℃，用时150s，该煮茶壶加热时的效率为80%。求
①茶水吸收的热量；②煮茶壶此次工作的实际电功率。
[茶水的比热容]
【答案】(1)
1.1A
(2)
160Ω
(3)
①
②1000W
【详解】（1）已知煮茶壶保温挡的额定功率，额定电压。根据电功率公式，煮茶壶在保温挡正常工作时的电流
（2）由电路图可知，当开关S接“2”时，电阻和串联，电路总电阻最大。根据电功率公式
可知，在电源电压不变的情况下，电路的总功率最小，此时煮茶壶处于保温挡。保温挡电路的总电阻为
根据串联电路电阻的特点，的阻值为
（3）①由题意，茶水吸收的热量为
②由电路图可知，当开关S接“3”时，电阻被短路，只有接入电路，电路电阻最小，功率最大，处于加热挡。根据效率公式，煮茶壶消耗的电能为
煮茶壶此次工作的实际电功率为
13．（2025·河南濮阳·二模）如图甲所示为物理学习小组设计的电热水壶电路，它由工作电路和控制电路组成，具有加热和保温功能。其中工作电路电源电压为220V，R2、R3为电加热丝，加热功率为1210W，保温功率为100W。控制电路中的Rt为热敏电阻，其阻值随水温变化的关系如图乙所示，R1为滑动变阻器。电磁铁产生的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图丙所示，电磁继电器线圈的电阻忽略不计，衔铁只有在不小于3N吸引力的作用下才能被吸下。求：
(1) R3的阻值是多少？
(2)将滑动变阻器R1的阻值调整到40Ω，可将电水壶的保温温度设定为40℃，则控制电路中的电源电压U多大？
(3)已知电热水壶的加热效率为80%，用加热档将2kg的水由25℃加热至65℃，用时7min，则工作电路的实际加热功率多大？[]
【答案】(1)444Ω
(2)9V
(3)1000W
【详解】（1）由可知，当电压一定时，电阻越大，电功率越小，为保温挡；电阻越小，电功率越大，为加热挡。当开关S与下方触点连接，R2、R3串联接入工作电路，电阻大，为电热水壶的保温挡；当开关S与上方触点连接，只有电热丝R2接入工作电路，电阻小，为电热水壶的加热挡。由题意可知，加热挡功率为1210W，所以电阻R2的阻值为
保温挡功率为100W，电路中的总电阻为
故R3的阻值为R3=R总-R2=484Ω-40Ω=444Ω
（2）由图甲可知，控制电路中，热敏电阻Rt与滑动变阻器R1串联。由图乙可知，当温度为40℃时，热敏电阻Rt的阻值为Rt=50Ω，根据串联电路的电阻特点可知，此时控制电路的总电阻为R总'=R1 +Rt=40Ω+50Ω=90Ω
当F=3N时，衔铁恰好被吸下进入保温状态，由丙图可知，此时的电流为
控制电路电压为U=IR总′=0.1A×90Ω=9V
（3）水吸收的热量为Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·°C)×2kg×(65°C-25°C)=3.36×105J
电热水壶消耗的电能为
加热时间为t加热=7min=420s
工作电路的实际加热功率为
14．（24-25九年级下·江苏无锡·月考）如图甲是莉莉同学设计的一款“智能电水壶”，图乙是“智能电水壶”的自动控温工作原理图：控制电路中，U1＝4V，保护电阻R0＝100Ω，Rt为热敏电阻，其阻值随温度变化关系如图丙，电磁铁线圈电阻不计：工作电路中。U2＝220V，R1、R2为加热电阻：当通过电磁铁的电流I≤0.008A时，工作电路开始保温，加热功率为440W，保温功率为100W。求：
(1)加热电阻R1的阻值有多大？
(2)某次将1.2L的水从20℃烧开，水吸收了多少热量？
(3)开始保温时，电水壶内水的温度是多少？
(4)要使电水壶刚开始保温时的温度设定为50℃，请通过计算写出改进方案。（调整一个电学元件，计算出具体数值，写出一种方案即可）
【答案】(1)110Ω
(2)
(3)65℃
(4)R0改为200Ω/电源电压改为3.2V
【详解】（1）当控制电路中电磁铁的衔铁被往下吸时，工作电路为仅有加热电阻R1的简单电路；当电磁铁失去磁性，衔铁没有被吸引时，工作电路中R1、R2串联，电路中的总电阻
根据可知，电阻较小时，电功率较大，为加热状态。已知，加热功率为440W，则加热电阻R1的阻值
（2）水的体积
水的质量
将1.2L的水从20℃烧开，水吸收的热量
（3）当通过电磁铁的电流时，工作电路开始保温，R1、R2串联，因此开始保温时，电路中的电流，串联电路的总电阻
则热敏电阻
根据图丙可知，当时，电水壶内水的温度。
（4）要使电水壶刚开始保温时的温度设定为50℃，由图乙可知，此时热敏电阻的阻值。工作电路开始保温时，串联电路的总电阻
根据电阻串联的特点可知，此时定值电阻的阻值应为
因此可将保护电阻更换为200Ω的定值电阻。
或不改变的阻值，电路中的总电阻为
将电源电压调整为
15．（2025·辽宁抚顺·模拟预测）如图甲所示是办公时候用的电热桌垫，小丽想知道它的工作原理，查看说明书后发现：该电热桌垫的材质为亲肤硅胶，质量为165 g，工作电路如图乙所示，12V电源供电，发热部分由R₁、R₂两根电热丝组成，R1、R2的阻值分别为6Ω、4Ω，设计高、低温两挡，旋钮开关S可置于“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱。 （不考虑温度的变化对电阻的影响）。求：
(1)低温挡加热时的电路电流大小；
(2)高温挡加热时，整个电路在1 min内产生的热量；
(3)高温挡加热时，若不计热量损失，求桌垫的温度升高20℃所用的时间。 [硅胶的比热容为 ]
【答案】(1)2 A
(2)3.6×103J
(3)110s
【详解】（1）旋钮开关S置于“1和2”时两电阻均没有接入，为关闭状态；旋钮开关S置于“2和3”时只有R1接入电路；旋钮开关S置于“3和4”时两电阻并联，故旋钮开关S置于“2和3”时电阻较大，由可知此时功率较小，为低温挡，由欧姆定律 可得电路电流为
（2）旋钮开关S置于“3和4”时两电阻并联，为高温挡，由欧姆电路可得，通过电阻R2的电流为
由并联电路电流规律可得总电流
由可得，整个电路在1 min内产生的热量
（3）高温挡时，若不计热量损失，升温所需热量
不计热量损失有
由可得所用时间
16．（2025·山东烟台·一模）小明为老师设计了一个电保温杯，在杯内水量不低于最低水位线的情况下，可将水温控制在45℃到55℃之间（即保温区间为45~55℃）。他用到的器材有电磁继电器、电热丝和、定值电阻、热敏电阻、电源和开关等，其电路如图1所示。控制电路中，阻值随温度变化的情况如表格所示。当线圈中电流时，电磁铁将衔铁吸下，触点K、B接触，时，电磁铁将衔铁释放，触点K、A接触，工作电路电压为220V，其中低温挡功率为25W，高温挡功率为200W。请你分析计算：
(1)的阻值是多少？
(2)某次测试过程中，小明在杯中加入0.2kg温度为30℃的水，闭合开关、，从开关闭合到衔铁被吸下的时间为多少？［本次测试过程的加热效率是70%，水的比热容为］
(3)电磁铁线圈电阻忽略不计，则控制电路的电源电压是多少？阻值是多少？
(4)小明想通过优化电路，再增加一个保温区间，且新增保温区间的最高温度为70℃，请你帮助小明，在图-2虚线框中画上适合的元件，将改进后的电路补充完整，并在图中标出元件的阻值规格。
【答案】(1)242Ω
(2)150s
(3)6V，30Ω
(4)见解析
【详解】（1）根据题意可知，当电保温杯内的水的温度低于45℃时，工作电路应处于高温挡，由表格数据可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，所以，当水温相对较低时，热敏电阻的阻值较大，控制电路的总电阻较大，根据欧姆定律可知，控制电路的电流较小，衔铁应处于释放状态，触点K、A接触，此时只有接入工作电路中，根据可得，的阻值是
（2）水吸收的热量
由可得，消耗的电能
由可得，从开关闭合到衔铁被吸下的时间为
（3）当温度为55℃时，此时热敏电阻的阻值，线圈电流，由可得
当温度为45℃时，此时热敏电阻的阻值，线圈电流，由可得
联立可得
解得，控制电路的电源电压是
（4）由数据表可知，当温度从55℃升到70℃时热敏电阻的阻值减小了30Ω，故应该在控制电路中串联一个阻值为30Ω的定值电阻，如图所示：
额定电压
220V
正常工作电功率
高温挡
3000W
低温挡
440W
容量
5L
额定电压
220V
高温挡功率
~W
保温挡功率
200W
水容量
1L
t/℃
30
35
40
45
50
55
60
65
70
/Ω
195
155
120
90
65
45
30
20
15