初中物理能量计算题

一辆重为5×10⁴N的汽车在平直公路上以90km/h的速度匀速行驶，遇到的阻力为车重的0.02，每小时需汽油7kg，汽油的热值为4.6×10⁷J/kg，求这辆汽车发动机的热机效率。（计算结果保留两位小数）

如图所示，是某型号的爆米花机的电路图，该爆米花机具有制作和保温功能。只闭合开关 $S_1$时， $R_1$加热，电动机搅拌，开始制作爆米花；只闭合开关 $S_2$时， $R_2$保温，防止爆米花变凉；爆米花机的铭牌如表所示。 $\left[c_{\mathit{玉米}}=1.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{Kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

额定电压	$220V$
加热功率	$200W$
保温功率	$22W$
电动机功率	$40W$

（1）将 $100g$、 ${20}^{°}\text{C}$的玉米加热到 ${300}^{°}\text{C}$成为爆米花时，求玉米粒需要吸收的热量；

（2）电阻 $R_1$发热，把 $100g$、 ${20}^{°}\text{C}$的玉米粒加热成为爆米花，需要用时 $5\mathit{min}$，求 $R_1$的加热效率。

（3）求保温电阻 $R_2$的阻值。

前些日子，小亮的妈妈买了一个“天际”牌自动热水壶送给爷爷，其铭牌如表，小亮为了给爷爷说明电热水壶的使用方法，他接水800ml刻线，然后把水壶放在加热座上，拨动开关，5min后水烧开，水壶自动断电，已知水的初温为20℃。

（1）这壶水吸收的热量为多少？[c水=4.2×103J/kg·℃]
（2）烧水时家中电压为220V，求电热水壶的热效率。
（3）在用电高峰，电路中的实际电压将为198W，这时电热水壶的实际功率为多大？

中国首次火星探索任务"天问一号"探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。

表1

	第1代	第2代	第3代	第4代
燃料	氧气和汽油混合	偏二甲肼	煤油	液态氢
氧化剂		四氧化二氮	液态氧	液态氧

表2

燃料	热值	燃料	热值
汽油	$4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$	煤油	$4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$
柴油	$4.3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$	氢	$1.4\times {10}^{8}J/\mathit{kg}$

（1）使用氢作为燃料的主要优点是： 　　和 　　。

（2）某火箭发射时携带了 $3\times {10}^4\mathit{kg}$ 液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为 ${20}^{°}\text{C}$ 的水加热至沸腾？ $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)$ ，当地大气压为1标准大气压 $]$

（3）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以 $70\mathit{kW}$ 的功率匀速行驶 $0.5h$ ，消耗了 $2\mathit{kg}$ 燃料，求该发动机的效率。

如图所示，某公司研发的智能服务机器人，它具有净化室内空气、陪伴老人聊天散步等功能。若它在 $50N$的牵引力作用下，以 $0.5m/s$的速度在水平地面匀速直线行驶 $60s$，求：

（1）它行驶的路程；

（2）此过程中牵引力所做的功。

小强的身高只有165cm，质量却有80kg，每天放学背着10kg的书包爬上约20m高的6楼，总是累得他气喘吁吁。如果小强上到楼顶共要5min时间。求：（1）小强上楼过程中要对书包做的功。（2）小强爬楼的功率？

用装有84g煤油的煤油炉对4kg 13℃的水加热，煤油完全燃烧放出的热量有60%散失，其余被水吸收。在1标准大气压下水温能升高到多少摄氏度？（煤油的热值：4.6×10⁷J/kg）

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？ $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

如图是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服，其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能的。已知晾衣架上所挂衣服质量为，动滑轮、杆和晾衣架总质量为。小燕同学用力拉动绳子自由端，在时间内使衣服匀速上移，不计绳重和摩擦）求：

（1）绳子自由端拉力的大小；

（2）拉力所做的功；

（3）拉力的功率；

（4）整个过程中机械效率。

小红同学家买了新房，要在阳台上铺设地砖，她仔细测量了阳台地面和某型号地砖的一些数据，结果如下表所示。她家位于离地6米高的三楼，不考虑地砖损坏和铺设时砖与砖之间的缝隙，搬运过程花费了300秒。求：

阳台	长	3米
宽	1.5米
一块地砖	长	0.3米
宽	0.3米
质量	1千克

（1）把所需地砖搬到小红家中所做的功；
（2）搬运过程的功率。

在光滑的水平桌面上有一木块，木块的质量是2千克，现用F=12牛的水平力拉着物体前进0．5米，问：（1）该木块受几个力作用？各是多大？画出力的示意图（2）每个力做的功各是多少？

如图所示是某品牌电炖锅的内部简化电路图，电炖锅上有1000W和400W两档功率，挡位可自动调节，其工作过程是：按下开关，自动选择1000W档将汤煮至100℃，然后自动跳至400W档进行保温慢炖，设汤的初温为20℃，质量为3kg，汤的比热容为4.0×10³J/（kg•℃）。求：

（1）若电炖锅将汤从初温加热至100℃耗时20min，在此过程中汤吸收的热量是多少？电炖锅的效率是多少？

（2）R₁的阻值是多少？

（3）电炖锅进入保温慢炖时，开关S会自动跳至“a”或“b”哪个位置？试说明理。

小明利用他的玩具电动机进行物理知识的新探究，他先按图把器材连接好后，保持电源电压不变，闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，进行了两次实验，并把实验中得到的有关数据记录在下面表格中。


请你参加小明的研究，解答下列问题：
(1)在实验过程中，发生了哪些形式的能量的转化(指出其中的两种)。
(2)计算出第一次实验中，电动机提升重物做的有用功和电动机消耗的电功率。
(3)求出电源电压和滑动变阻器的最大阻值。
（4）第二次实验过程中，滑动变阻器消耗的电能是多少？

用锯锯木头，每分钟拉锯15次，每次移动0.6 m，人拉锯的作用力是150 N，如果拉锯时所做的功有70%转化为内能，那么2 min木头增加的内能是多少？

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？