初中物理能量计算题

某电热水壶铭牌的部分参数如表，忽略温度对电阻的影响。电热水壶在额定电压下工作 $300s$能将 $1L$的水从 ${20}^{°}\text{C}$加热到 ${85}^{°}\text{C}$．求： $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3]$

（1）水吸收的热量是多少

（2）电热水壶的效率是多少？

（3）在用电高峰时，实际加热时间为 $363s$，若与该电热水壶在额定电压下工作 $300s$消耗相同的电能，实际电压多大？

额定电压	$220V$
额定功率	$1000W$
最大容量	$1.2L$

小明骑自行车在某段平直的水平路面上由静止开始运动，共用时 $12s$，小明体重 $500N$，自行车重 $200N$，轮子与地面总接触面积是 $20c{m}^2$，图甲是速度 $v$随时间 $t$变化的图象，图乙是动力 $F$随时间 $t$变化的图象。求：

（1）小明骑自行车在水平地面上行驶时，对地面的压强多大？

（2）在 $5~12s$内，小明骑自行车的过程中动力 $F$做了多少功？功率是多少？

小明跑1000m用时4分30秒。为了提高成绩，体育老师建议他通过快速爬楼梯训练来加强耐力和腿部力量。小明的质量为50kg，双脚与地面的接触面积是400cm²。

（1）训练前，小明1000m跑的平均速度是多少？（计算结果保留1位小数）

（2）爬楼梯前，小明双脚站在水平地面上，对地面的压强是多少？（g＝10N/kg）

（3）某次训练时，小明在30s内从一楼爬到四楼（每层楼高3m），在这个过程中他至少做了多少功？功率是多少？

为了发展文化旅游事业，荆州市正在兴建华强方特文化主题园，建成后将通过最新的 $\mathit{VR}$技术展示包括楚文化和三国文化在内的五千年华夏文明。园区建设中需把重 $1200N$的木箱 $A$搬到高 $ℎ=2m$，长 $L=10m$的斜面顶端。如图所示，工人站在斜面顶端，沿斜面向上用时 $50s$将木箱 $A$匀速直线从斜面底端拉到斜面顶端，已知拉力 $F$的功率为 $80W$．求：

（1）拉力 $F$的大小；

（2）该斜面的机械效率是多少；

（3）木箱 $A$在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力是多大。

某燃气热水器工作时，燃烧产生热量的功率为 $20\mathit{kW}$ ，水温升高 ${25}^{°}\text{C}$ 时，每分钟出水量为 $10L$ ．此时 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}$ ， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ．求：

（1） $1\mathit{min}$ 内水吸收的热量；

（2）热水器的效率。

美丽乡村建设中，工人用起吊装置提升建筑材料，如图。某次把质量为 $200\mathit{kg}$的材料匀速提升 $6m$，用时 $15s$，消耗电能 $1.5\times {10}^{4}J$． $g$取 $10N/\mathit{kg}$。求这次匀速提升材料过程中：（不计绳与滑轮之间的摩擦）

（1）材料所受拉力 $F$的大小；

（2）拉力 $F$对材料做功的功率；

（3）该装置的效率。

某地区利用当地丰富的太阳能资源发电，供生产生活使用。

（1）太阳能发电有很多优点，但也存在一些不足，请写出一个不足之处。

（2）小明家将太阳能转化的电能储存到电源中，给热水壶和电暖气供电。开关 $S$控制电路中所有用电器，开关 $S_1$控制热水壶的加热电阻 $R_1$、 $($“ $220V484W$” $)$，开关 $S_2$控制电暖气的加热电阻 $R_2($“ $220V2420W$” $)$。闭合所有开关， $R_l$、 $R_2$同时工作， $R_1$每分钟放出 $2.4\times {10}^{4}J$的热量，求 $R_2$的实际功率。 $(R_1$和 $R_2$的阻值不随温度变化）

（3）已知在一段时间内，垂直于太阳光的 $1m^2$面积上每1秒接收的太阳能为 $500J$；如图所示，太阳光与水平面夹角为 $60°$，面积为 $4m^2$时的太阳能电池板竖直放置。太阳能电池板将太阳能直接转化为电能的效率为 $20\%$．求1分钟内通过该太阳能电池板获得的电能。

张家界风景区内的"百龙天梯"是世界上最高、载重量最大、运行速度最快的全景户外观光电梯。该电梯运行高度约为330m，从地面向上运行到最高点的过程中，电梯速度与时间的关系图象如图所示。游客小明质量为60kg，每只脚与电梯水平地板的接触面积约为250cm ²，g取10N/kg。

求：

（1）"百龙天梯"向上运行时全程的平均速度；

（2）当电梯匀速运行时，双脚站立的小明对电梯的压强；

（3）向上匀速运行的过程中，电梯对小明做的功。

某轿车在平直公路上行驶的 $45s$ 内，其速度 $v$ 与时间 $t$ 、动力 $F$ 与时间 $t$ 的关系图象分别如图甲、乙所示。已知前 $10s$ 轿车运动的路程为 $100m$ 。求：

（1）前 $10s$ 轿车运动的平均速度；

（2）轿车在匀速直线运动阶段通过的路程；

（3）动力 $F$ 做的总功。

改革开放以来，我国人民的生活水平不断提高，汽车已成为多数人的代步工具。某品牌国产汽车以 $72\mathit{km}/h$ 的速度在平直公路上匀速行驶 $100\mathit{km}$ ，消耗了汽油 $6L$ ，汽车发动机功率为 $12\mathit{kW}$ ，已知：汽油的热值为 $q=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$ ，汽油的密度为 $\rho =0.7\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ 。求该汽车匀速行驶 $100\mathit{km}$ 过程中：

（1）消耗汽油的质量；

（2）发动机所做的功；

（3）发动机的效率（百分号前保留整数）。

发生意外的民航客机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气装会自动充气，生成一条连接出口与地面的斜面，如图所示，人员可沿着斜面滑行到地上。机舱口下沿距地面高度为 $3m$，气囊长为 $6m$。一个质量为 $50\mathit{kg}$的人沿气囊从出口处下滑到地面的平均速度为 $4m/s$， $g=10N/\mathit{kg}$求：

（1）他从出口滑到地面，需要的时间是多少？

（2）他从出口滑到地面，重力做功是多少？

利用叉车运送货物，已知货物质量为 $500\mathit{kg}$、底面积为 $5m^2$，货物与叉车水平叉臂的接触面积为 $0.8m^2$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。

（1）叉车托着货物匀速水平移动，求货物对叉车水平叉臂的压强；

（2）叉车在 $20s$内将货物匀速举高 $1.8m$，求叉车支持力对货物做功的功率。

如图甲是一种电热加湿器，其原理如图乙所示，闭合开关，当电热丝R将加热仓中的水加热到沸腾后变成水蒸气喷出，增加空气的湿度。当加热仓中的水对底部的压强减少到一定程度时，注水阀门便会自动打开从储水箱中注水。加湿器的工作电压为220V，最大功率为40W，气雾调节器R₂的阻值范围是0﹣1210欧。求：

（1）电热丝R₁的电阻值；

（2）若加热仓以最大功率工作时的效率为84%，那么将加热仓中质量为30g温度为20℃的水加热到100℃需要多长时间？[c_水＝4.2×10³J（kg•℃）]

（3）设电热丝电阻不变，电热丝R₁工作时最小功率是多少？

澎澎家新买了一个养生壶，它有高、中、低三个加热挡位，其内部简化电路如图所示，R₁、R₂都是加热电阻，且R₁＞R₂，养生壶的部分参数如表格所示。

额定容量	1L
额定电压	220V
高温挡功率	1000W
中温挡功率
低温挡功率	200W

（c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）、（ρ_水＝1.0×10³kg/m³）

求：（1）中温挡功率是多少？电阻R₂的阻值是多少？

（2）在标准大气压下，将1L水从20℃加热至沸腾，水吸收的热量是多少？

（3）将1L水从20℃加热至沸腾最少的时间是420s。此过程中养生壶的加热效率是多少？

某家用电热水壶有加热和保温两档，内部电路简化示意图如图甲所示，其中 $R_1$和 $R_2$均为阻值不变的发热电阻。某次使用该电热水壶烧水过程中，消耗的电功率随时间变化的图象如图乙所示。求：

（1）该电热水壶加热和保温时的电流之比；

（2）电阻 $R_2$的阻值；

（3）给 $1.2\mathit{kg}$的水加热，使水温从 ${20}^{°}\text{C}$升至 ${80}^{°}\text{C}$，热水壶的工作效率为 $90\%$，需要多长加热时间。