电学与热学部分的计算.docVIP

如何突破计算题难关---电学与热学部分的计算 计算题所涉及到的内容除前面所讲到的力学部分以外，还有热学和电学部分，这两部分知识是计算题常选的内容。 一、关于热量的计算 （一）利用热量计算公式进行计算 从热量的计算公式Q＝cm△t出发，物体吸收（或放出）的热量跟物体的质量m、比热容c、升高（或降低）的温度有关，使用时应注意： （1）公式只适用于物体温度改变时吸收（或放出）热量的计算，对有物态变化的过程不能适用。如果过程中存在物态变化，不能用该公式求解，需要考虑在状态变化时所吸收（或放出）的热量。 （2）公式中“△t”为物体温度的变化，当物体温度升高吸热时△t＝t－t0（t和t0分别指物体的末温和初温）；当物体温度降低时△t＝t0－t。利用公式计算时要清楚吸收（或放出）热量的多少跟温度改变的多少有关。 【例题1】卖火柴的小女孩在严寒中只能靠点燃火柴取暖。一根火柴的质量约为0.065g，火柴的热值平均为1.2×107J/kg，求一根火柴完全燃烧能使1m3的空气温度升高多少摄氏度？〔已知空气的密度为1.3kg/m3，比热容为1×103J/（kg·℃）〕 【点拨】本题把燃料燃烧的放热公式、热量的计算公式与密度知识结合起来，具有一定的综合性。应用公式时要注意其适用条件和范围 【解析】设火柴完全燃烧释放的热量全部被空气吸收，由Q吸＝Q放得cm1△t＝qm2 所以完全燃烧一根火柴能使1m3的空气升高的温度为 △t＝qm2/ cm1＝qm2/cρV＝0.6℃ （二）利用焦耳定律公式进行热量计算 利用公式Q＝I2Rt计算热量应注意公式中的各物理量都是对同一段电路或同一导体而言的。对于W＝UIt与Q＝I2Rt的理解 （1）表示电流通过导体时所做的功，它表示电能转化为其它形式能的数量。电能可以转化为内能、机械能、化学能等，不管转化为哪种形式，转化的能量均用此式计算。 （2）Q＝I2Rt表示电流通过导体时产生的热量，它表示电能转化为内能的数量。这个计算公式是计算焦耳热的普遍公式，凡是有电流通过导体时，都可以用它来计算所产生的热量。 （3）利用欧姆定律导出的公式Q＝UIt，Q＝U2t/R只适用于纯电阻电路。 【例题2】一个5Ω的电阻通过它的电流为2A，在10s内放出的热量是 J。如果通过它的电流减少到原来的1/2,在相同的时间内所放出的热量是原来的 。 【点拨】当某用电器中的电流或两端的电压减小时，其产生的热量是与其平方成比例的，如果电流减少为1/2，则热量就变为1/4。 【解析】应用焦耳定律可直接求出电阻放出的热量为 Q＝I2Rt＝（2A）2×5Ω×10s＝200J 当电流减为原来的1/2时，即电流为1A，则电阻在10s内产生的热量为 Q′＝I′2 Rt＝50J （三）热量的小综合计算 中考中这类试题很多，解这类试题一是要搞清楚吸放热关系，二是注意能量转换关系，基本思路是Q吸＝ηQ放是基本思路。 【例题3】在一把质量为500g的铝质电热水壶中，装有2kg水，用这把电热水壶把20℃的水加热到100℃，若该电热水壶的热效率为80%，问烧开这壶水需要消耗多少电能？〔c铝＝0.88×103J/（kg·℃），c水＝4.2×103J/（kg·℃）〕 【点拨】解决热学计算的问题，关键在于搞清吸收放热的关系，正确运用热量计算公式和焦耳定律的公式以及热平衡方程求解。解答此题时还要注意盛水容器本身的吸热问题，吸热部分是由水和壶两部分组成的。 【解答】 水与壶吸收的热量 Q＝（c铝m铝＋c水m水）△t＝（0.88×0.5＋4.2×2）×103×80＝7.072×105（J）））） 【解析】因为影响电流的因素有电压和电阻两个因素，所以研究电流和电阻关系时，应该保持电阻两端的电压一定。由电路图可以看出，R两端的电压UR＝IR，而电流I＝U总/（R+R变），所以UR＝RU总/（R＋R变）＝U总/（1＋R变/R），由题目中给定的条件可知：当R改变时，若R变不变，可以看出，UR随R的大小改变而变化，即在电阻改变时，却没有保持定值电阻R的两端电压不变，所以得不出正确的结论。正确的做法应该是在换用不同的定值电阻时，应调节滑动变阻器使定值电阻两端电压保持不变，然后再读取数据 并分析数据。 3．变化电路的定性分析和定量计算 电学的解题关键是要能够准确地辨别电路是串联电路还是并联电路，比较复杂的电路图能够准确地简化为等效的串、并联电路，然后运用串、并联电路中个电学的基本量之间的关系和两个定律正确解题。 电学试题中多元件电路也是常见的情况之一。同学们对于多元件电路感到比较困难，其原因有二：一是解题的步骤不清楚，二是解题中不能将复杂的电路简化为简单的串、并联等效电路，无法正确运用所学过的定律和概念。 多元件电路是指含有多个电表和用电器的电路。解答这类问题的