初中物理能量计算题

如图甲所示为某型号光敏变阻器的结构图，AB为一条长10cm、阻值为50Ω且阻值均匀的薄膜电阻，EF为一条导电电极（相当于导线，不计其电阻），在AB、EF之间敷设一层光导电层（无激光照射时为绝缘体），当激光束照射到薄膜电阻和导电电极之间某点时，被照射处的光导电层导电，将该点处的薄膜电阻和导电电极接通.A、B、C为接线柱.由于温室效应导致全球气候变暖，两极冰雪加速融化.小明想利用该光敏变阻器设计一个监测冰山高度的装置，设计电路如图乙所示：在冰山顶上放置一激光源，由其射出的激光束水平照射到光敏变阻器上.已知电源电压为4.5V，电压表的量程为0～3V.

闭合开关，当冰山高度下降时，电压表示数将如何变化？为了保护电压表，定值电阻R₀的阻值至少多大？
若R₀=35Ω，当冰山下降2cm时，R₀消耗的功率多大？
（3）若将电压表改成冰山下降高度显示仪，该高度显示装置有何不足之处？请说出1点.

电动汽车越来越受人们的青昧，电动版郎逸是大众汽车首款完全在国内开发的车型。它已在北京车展上和世人见面。朗逸由安装在车头部位的电动机驱动，电动机的最大功率为85kw，持续输出功率为50kw；该车具有出色的动力表现，从静止加速到100km/h用时11s，运动路程165m。电池系统是由锂离子电池单元组成，容量为26.5kwh，充满电连续行驶里程（60km/h等速状态下）为150km；电池可以通过家用220V电源直接充电，充电时间为6h，请根据以上信息求：
（1）电池在家用电源下的充电电流
（2）电动汽车充满电持续行驶的时间
（3）电动汽车从静止加速到100km/h的过程中的平均速度
（4）在持续输出功率下，当电动汽车以100km/h的速度匀速行驶时，电动机所提供的牵引力。

在如图所示的电路中，闭合开关S，电压表 V 的示数恒为6V，电流表的示数为0.5A，电压表V₂的示数为4V。当把滑动变阻器的滑片移至最右端时，电流表的示数为0.3A。求：

(1)R₁的阻值
（2）滑动变阻器的最大电阻值。
（3）电路消耗的最小总功率。
（4）当滑动变阻器的滑片移至最左端时，R₁在5min内消耗的电能。

在学习了电学知识后，老师提供了以下器材，让同学们自己设计一个能调节电灯发光亮度的电路。器材：电源（电压20V）、一个定值电阻R（“20V　100W”）、一个小电灯L（“20V　10W）、一个滑动变阻器R₀（0～500Ω）和若干开关、导线。
（1）小明的小组首先完成了设计，他们设计的是能使小电灯L在两种功率下工作的电路，如图13所示。请计算电灯在两种工作情况下的功率。
（2）小华的小组设计出的是能够在家庭电路中使用的电路，可以连续调节电灯的功率大小，如图14所示。请计算此电路工作时，变阻器接入电路中的最小阻值。

太阳能热水器以节能、环保等特点为很多家庭所使用，但是如果遇到阴雨连绵的天气，太阳能热水器的水就达不到所需要的温度。为此人们研制出了太阳能、电能两用热水器。小兰家就刚刚安装了一台这样的热水器，如图所示，它的容积为120L。
求：（1）若此热水器装满20℃的水，要使水温升高到40℃，需要吸收多少热量？
（2）小兰从产品使用说明书中了解到，该电热器的额定电压为220V，额定功率为2Kw。若水箱中的水用电加热器来加热，仍使满箱水的温度从20℃升高到40℃，需要电加热器正常工作多长时间？（假定所消耗的电能全部转化为水的内能）
（3）若在上述情况下，电加热器正常工作，实际用了2h，则此电加热器的效率是多少？

2008年5月我国四川省汶川地区发生了8.0级大地震，给汶川人民造成了极大的生命财产损失，同时也产生了再次威胁人民生命财产安全的堰塞湖，唐家山堰塞湖就是其中最大、最危险的一个。
⑴截止5月31日20时，唐家山堰塞湖水位已涨至海拔733m，当水位继续上涨至海拔741m时，水就可以从工程人员挖的引流渠流走，从而减轻高水位对堰体的威胁。求水位从海拔733m涨至海拔741m时，水对湖底产生的压强增大了多少？

⑵为确保引流渠的水流畅通，需清理湖中的大型漂浮物。湖中现有一漂浮物，它浸入水中的体积是0.1m³，工作人员使用如图所示的吊车将它打捞上岸。已知漂浮物出水后，吊车将漂浮物以20cm/s的速度提高2m的过程中，绕在滑轮组上绳子的拉力F为400N。求拉力F的功率和滑轮组的机械效率？（g 取10N/kg）

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电动自行车越来越受到人们的青睐，不少人用电动自行车替代了摩托车．电动自行车使用前要先对车上的蓄电池充电，骑行时，蓄电池对车上的电动车供电，电动机为车提供动力．下表是某品牌电动自行车的一些主要技术参数：

最高车速	≤30 km/h	一次充电连续行驶里程	50 km
蓄电池工作电压	36 V	充电时间	8 h
一次充电耗电量	0.6 kW·h	电动机效率	75%
质量	40 kg	最大骑行噪声	≤62 dB

若质量是60 kg的人骑电动自行车在水平路面上以6 m/s的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.02倍，取g＝10 N/kg，求：
(1)行驶10分钟，电动机对自行车做的功．
(2)通过电动机线圈的电流．
(3)若摩托车百公里耗油2.5 L，每升油4.65元，照明用电每度0.52元，试比较说明使用电动自行车与摩托车哪种更经济．

图是某“汽车超载记录器”原理图．控制电路中，电源电压U=6V，压敏电阻的阻值随压力变化关系如图所示，继电器线圈电阻R₀=10Ω．当通过线圈的电流达到0.2A以上时，继电器的衔铁被吸下，工作电路中的电控照相机工作，拍摄超载车辆．

（1）质量超过多少吨的车辆经过压敏电阻时才会被拍照?
（2）闭合开关S，控制电路每分钟至少消耗电能多少焦?
（3）请指出汽车超载的危害（一种即可）．

在图（a）所示的电路中，电源电压为12伏且保持不变，滑动变阻器R₂上标有“50Ω2A”字样。闭合电键S后，电流表A的示数为0.3安，电压表V的示数为6伏。求：

（1）此时滑动变阻器R₂消耗的电功率P₂；
（2）定值电阻R₁的阻值；
（3）现设想选择合适的电压表量程，并移动变阻器R₂的滑片P，要求：电压表V的指针处于图（b）所示的位置。甲同学认为应向左移动滑片P，乙同学认为应向右移动滑片P。请通过计算分别说明两位同学的操作是否符合要求，并求出电压表V的指针处于该位置时的电流表示数。

在河岸边架起如图所示装置，打捞沉入河底的圆柱形石料。石料高3m，横截面积500cm²，密度为2.6´10³kg/m³。装置的EF、OC两根柱子固定在地面，ED杆与EF固定连接，AB杆可绕O点转动，AO:OB=1:2，配重M通过绳竖直拉着杆的B端。现用钢缆系住石料顶端挂在动滑轮下，电动机工作，使石料以0.2m/s的速度从水中匀速提升。AB杆处于水平位置。水面高度不变，动滑轮、钢缆及绳子的质量、轮与轴间的摩擦均不计，g取10N/kg。

求：（1）如果绳子不会被拉断，在石料被提升的过程中，为使配重M不离开地面，配重M的重力至少为多大？
（2）如果与电动机相连的绳子能承受的最大拉力F_m为1800N，河的深度为8m，从石料底端离开河底开始计时，经过多长时间绳子被拉断？
（3）如果配重M的重力为1000N，动滑轮的重力不能忽略，石料在水中时滑轮组的机械效率是η₁，石料完全离开水面后滑轮组的机械效率是η₂，η₁：η₂=64:65，求配重M对地面的压力为350N时，石料露出水面的高度。

(9分)图是一台常用的电热饮水机，下表是它的铭牌数据，右图是它的电路原理图，其中S是温控开关，R₁是定值电阻，R₂是加热电阻．当S闭合时，饮水机处于加热状态；当S断开时，饮水机处于保温状态。

（1）在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是多大?
（2）饮水机正常工作时，将热水箱中的水从20℃加热到90℃，需用时15min
[水的比热容为4.2×10³J/(kg·℃)]。求此加热过程中：
①水吸收的热量；  ②饮水机的加热效率。
（3）求电阻R₁的阻值(保温功率是指整个电路消耗的功率)。

某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时，电路如图所示，电源电压为4.5V且不变，电压表量程“0～3V”，电流表量程“0～0.6A”，滑动变阻器R的规格为“15Ω lA”，灯泡L标有“3V 1.5W”字样（忽略灯丝电阻变化），在不损坏电路元件的情况下求：
 
（1）滑动变阻器阻值变化的范围
（2）灯泡的最小功率
（3）该电路的最大功率

如图所示电路中，电源电压不变，、为两个定值电阻，但它们的电阻值标注已模糊不清。已知它们电阻的值可能是、、15或20，且。在只闭合与只断开两种状态下，电流表的示数之比为4：25。在避免电源被短路的情况下，电路消耗电功率有四种可能的情况，其中消耗电功率的最大值是9W。求：（1）的电阻值；（2）电源电压；（3）只闭合开关时，电压表的示数及电路消耗的总电功率。
（要求画出必要的等效电路图帮助分析）

在图9所示电路中，电源电压为9伏不变，电压表量程0~3伏、电流表量程0~0.6安，定值电阻R₁＝20欧，滑动变阻器标有“15Ω 2A”字样。闭合电键。求：

①电流表的读数为0.4安时，电阻R₁两端的电压。
②滑动变阻器R₂允许接入电路的最大阻值。
③为了使移动滑片的过程中各电表能分别达到最大值，现选取合适的定值电阻R替换定值电阻R₁，求出符合要求的R的取值范围。

 如图所示的电路中，电源两端电压不变，灯丝的电阻不变。当开关闭合，断开，滑动变阻器的滑片P移到B端时，的电功率为，电流表示数为。当开关断开，闭合时，的电功率为，电流表示数为，此时灯L正常发光。已知。当开关、都断开，滑动变阻器的滑片P在C点时，变阻器接入电路的电阻为，电压表的示数为，电压表的示数为。已知2，的电功率为9W，电路消耗的总功率为。此电路通过断开、闭合开关以及移动滑动变阻器的滑片P，形成的不同电路所消耗的最大电功率与最小电功率之比为3：1。

求：（1）电流表的比值；（2）灯丝的电阻与滑动变阻器最大阻值之比；（3）总功率为；（4）灯L的额定功率。（要求画出相关电路状态的等效电路图）