初中物理电功与电能的计算试题

在国家“光伏扶贫”项目中，小明家安装了太阳能发电系统，白天太阳能电池板发电，向电网提供电能，此过程中太阳能转化为　　能；中午时段，太阳能电池板的输出电压为 $500V$，输出电流为 $20A$， $3h$可以为电网提供电能　　 $\mathit{kW}·h$。

如图所示电路中，灯泡 $L$上标有“ $12V0.2A$”字样， $R$为定值电阻。闭合开关 $S$后，灯泡 $L$恰好正常发光，电压表的示数为 $3V$，通过计算回答：

（1）灯泡 $L$的额定功率是多少瓦？

（2）定值电阻 $R$的阻值是多少欧？

（3）整个电路在 $5\mathit{min}$内消耗的电能是多少焦？

市场上有一种暖手鼠标垫，技术参数如图所示，鼠标垫内有两个 $10\Omega$的发热电阻，通过控制两个发热电阻的接连方式就能实现多挡位的调节功能。请解答下列问题：

（1）鼠标垫内两个电阻串联时总电阻是多少？

（2）在额定电压下，鼠标垫内两个电阻并联时电路中的电流是多少？

（3）在额定电压下，鼠标垫工作8小时，最多消耗多少电能？

如图甲电路中，电源电压保持不变， $R_1$是定值电阻。当开关 $S$闭合，滑动变阻器 $R_2$的滑片 $P$由 $a$端移动到 $b$端，两电表示数变化关系如图乙所示，则下列说法中正确的是 $($　　 $)$

A．电源电压为 $14V$

B． $R_2$的最大阻值是 $30\Omega$

C．滑片 $P$由 $a$向 $b$恰好移动三分之一长度时 $R_1$的电功率为 $1.25W$

D．滑片 $P$在 $a$端时，2分钟内 $R_2$消耗的电能是 $144J$

为预防新型冠状病毒交叉感染，某医院将医疗器械置于消毒柜内，通过对水加热，达到设定压强和工作温度，产生高压饱和蒸汽，从而对医疗器械进行消毒处理，某型号的全自动高压消毒柜部分参数如下表，某次消毒，将满箱温度是 ${20}^{°}\text{C}$的水加热到工作温度，需正常工作 $50\mathit{min}\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)\right]$求：

（1）消毒一次，水箱中的水吸收的热量是多少？

（2）消毒一次，消毒柜消耗的电能是多少？

（3）该消毒柜的电加热效率是多少？

电源	$\mathit{AC}220V50\mathit{Hz}$
额定功率	$20\mathit{kW}$
水箱容积	$120L$
工作温度	${120}^{°}\text{C}$
额定压力	$621\mathit{MPa}$

如图所示是一款电蒸锅的简化电路图，它具有高温和低温两个挡位。高温挡加热功率为 $2000W$。 $R_1$、 $R_2$均为加热电阻丝， $R_2$的电阻为 $72.6\Omega$。求：

（1）电阻 $R_1$的阻值是多少？

（2）电蒸锅低温挡的功率是多少？

（3）若不计热量损失，用电蒸锅高温挡将 $2.5\mathit{kg}$水从 ${20}^{°}\text{C}$加热到 ${100}^{°}\text{C}$，需要多长时间？ $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

如图是某品牌足浴盆工作时的简化电路，它有加热功能和按摩功能。加热电阻的阻值为 $48.4\Omega$，电动机线圈电阻为 $2\Omega$，电源电压 $220V$稳定不变。求：

（1）加热电阻正常工作时的电功率是多少？

（2）在足浴盆中加入体积为 $4L$、初温为 ${20}^{°}\text{C}$的水，加热电阻正常工作 $420s$，它的电加热效率为 $80\%$，则水的温度会升高到多少摄氏度？ $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

（3）启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为 $0.1A$，按摩 $10\mathit{min}$，电动机线圈产生的热量是多少？

如图所示，是某家用电热煮茶器的简化电路图。 $R_1$和 $R_2$均为电热丝， $S$为单刀双掷开关。 $R_1$的阻值是 $88\Omega$， $R_2$的阻值是 $352\Omega$，电源电压是 $220V$．开关 $S$接“1”时，为加热状态；开关 $S$接“2”时，为保温状态。试求：

（1）加热状态时，电路中的电流是多少？

（2）加热状态时，通电 $5\mathit{min}$电流做功是多少？

（3）保温状态时，电路消耗的总功率是多少？

图甲为小阳家的电热水瓶，图乙是其电路原理图， $R_1$和 $R_2$为阻值不变的电热丝， $R_1=44\Omega$， $R_2=1166\Omega$， $S_1$为温控开关，可以实现“加热”和“保温”态的转换。为了测量电热水瓶的实际电功率，小阳找来了一块标有“ $2000\mathit{revs}/(\mathit{kW}·h)$”字样的电能表，在电热水瓶中加入 $1L$温度为 ${20}^{°}\text{C}$的水后，把它单独通过电能表接入家庭电路中，将水加热到 ${56}^{°}\text{C}$，用了 $3.5\mathit{min}$。小阳根据电能表的参数和转盘转数，计算出电热水瓶的实际电功率为 $900W$（水的比热容 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right))$。

求：（1）水吸收的热量是多少？

（2）电热水瓶正常工作时保温功率是多少？

（3）在给水加热的过程中，电能表的转盘转了多少转？

（4）电热水瓶的加热效率是多少？

电焊利用电流的　　（填“磁”或“热” $)$效应将焊条　　（填“熔化”或“液化” $)$，依靠分子间的　　（填“引力”或“斥力” $)$使金属部件连接在一起。某电焊机输出功率 $2.5\mathit{kW}$，连续工作 $2h$输出的电能为　　 $\mathit{kW}·h$。

如图甲所示，已知电源电压为 $60V$且保持不变，电阻 $R_1$标有“ $35V245W$”的字样， $R_2$是一个最大阻值为 $70\Omega$的滑动变阻器，电阻 $R_3$的额定电流为 $7A$（不计温度对电阻的影响）。求：

（1） $R_1$的阻值；

（2） $R_1$正常工作 $100s$消耗的电能；

（3）闭合 $S$，当 $R_2$的阻值为 $R_m$时， $V_1$的示数为 $U_1$， $V_2$的示数为 $U_2$；当 $R_2$的阻值为 $R_0$时， $V_1$的示数为 $U{\text{'}}_1$， $V_2$的示数为 $U{\text{'}}_2$；已知 $U{\text{'}}_1=\frac{3}{4}{U}_1$， $U{\text{'}}_2=\frac{9}{10}{U}_2$， $U_1=\frac{4}{5}{U}_2$，求 $R_3$的阻值；

（4）在电路安全的前提下，小天同学用以上器材组成一个如乙图所示的电路：在 $R_1$、 $R_2$和 $R_3$中任选两个电阻分别连入电路的“ $\mathit{AB}$”和“ $\mathit{CD}$”处，组成不同的电路，在同一电路中两个电阻的功率之差如果超过 $200W$，电路外的检测装置将自动报警，请通过计算和推导，判断哪些电路始终不会导致检测装置报警，哪些电路会导致检测装置报警，并计算报警时 $R_2$的取值范围。

关于物理学知识，下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．大气压是大气产生的压强，大气压随着海拔高度的升高而降低

B．相距较近的两艘轮船，平行同向快速行驶时，容易发生碰撞事故，其原因是流体流速越快，流体压强越大             

C．电流通过用电器时，其消耗的电能可以通过关系式 $\mathit{UIt}$求得，但不能直接用关系式 $I^2\mathit{Rt}$进行求解             

D．大多数汽车的核心部件是内燃机。四冲程内燃机工作时，主要靠压缩冲程获得动力

小明家有一只标有“ $220V100W$”的白炽灯，室温时的电阻为 $40\Omega$，开灯瞬间此白炽灯的电功率为　          　 $W$；正常工作 $10\mathit{min}$，此白炽灯消耗的电能为　         　 $J$；电能属于　          　（选填“一次”或“二次”）能源。

如图甲所示的电路中， $R_0$为定值电阻， $R$为电阻式传感器，电源电压保持不变，当 $R$阻值从0增大到 $60\Omega$，测得 $R$的电功率与通过它的电流关系图象如图乙，下列说法正确的是 $($　　 $)$

A． $R$的阻值增大，电流表与电压表的示数都变小

B．电源电压为 $12V$

C．当电流为 $0.6A$时， $1s$内电路消耗的电能为 $21.6J$

D． $R_0$两端的电压变化范围为 $6V~18V$

小宇同学要用家里标有“ $220V1210W$”的电热水壶烧水。他先观察了家中电能表的表盘如图所示，下列说法中正确的是 $($　　 $)$

A．电热水壶是利用电流的热效应工作的

B．小宇家上月消耗的电能为 $2695.2\mathit{kW}·h$

C．电热水壶正常工作 $100s$消耗的电能是 $1.21\times {10}^{5}J$

D．用电高峰时期，小宇关闭家里其它用电器，只让电热水壶工作，发现电能表指示灯闪烁10次所用时间为 $12s$，则电热水壶实际功率为 $1000W$