初中物理能量计算题

如图所示的是某款电热水壶，表中是水壶的部分参数。请回答下列问题：

额定电压	220V
额定功率	1210W
额定容量	1.5L
水壶净重	1kg

（1）该电热水壶正常工作时发热体的电阻是多大？

（2）该电热水壶的效率是80%，在1标准大气压下，把1L水从20℃烧开需要7min，此时水壶的实际电压是多大？（水的比热容c_水＝4.2×10³（kg•℃），水的密度ρ_水＝1.0×10³kg/m³）

如图所示，质量为960kg、底面积为0.5m ²的石材A放在水平地面上，利用滑轮组水平拉动A，使其在20s的时间内匀速向墙靠近了4m，水平拉力F＝500N，不计绳、滑轮组的质量以及绳与滑轮组之间的摩擦，g取10N/kg。求：

（1）A对水平地面的压强；

（2）A在运动过程中受到摩擦力的大小；

（3）拉力F的功率。

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）。

小夏利用如图的滑轮组，将重量为 $280N$的物体匀速提升了 $2m$。已知他自身的重量为 $500N$，对绳子施加的拉力 $F=200N$，两脚与地面接触的总面积 $S=400c{m}^2$．求此过程中：

（1）小夏对地面的压强；

（2）拉力 $F$做的功；

（3）该滑轮组的机械效率。

小华家使用的是天然气热水器，他尝试估测该热水器的效率，以核对铭牌上的数值是否准确。当只有该热水器使用天然气时，把 $50\mathit{kg}$的水从 ${20}^{°}\text{C}$加热到 ${54}^{°}\text{C}$，天然气表的示数由 $1365.05m^3$变为 $1365.17m^3$，已知水的比热容 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)$。天然气的热值 $q=7.0\times {10}^{7}J/m^3$．求：

（1）水吸收的热量；

（2）消耗的天然气完全燃烧放出的热量；

（3）该热水器的效率。

“绿水青山就是金山银山”，环境保护、低碳生活已经成为全社会的共识。某市的公交公司引入了一款电动客车取代原来的普通燃油客车，它的整车质量是3.5t，轮胎与路面的总接触面积是0.2m²．当它以30m/s的速度沿水平路面匀速行驶时，受到的阻力是3000N．请回答下列问题：（g＝10N/kg）

（1）电动客车静止时对水平路面的压强是多大？

（2）电动客车以30m/s的速度沿水平路面匀速行驶时，它的输出功率是多大？

（3）若燃油客车的输出功率与电动客车相同，燃油客车的效率为40%，行驶1h，要燃烧多少升的燃油？（燃油的热值是3.24×10⁷J/L）

某家用电热水器铭牌上的部分参数如表所示。热水器注满水并加热，水温由20℃升高到80℃．求：

（1）水的质量是多少？（ρ_水＝1.0×10³kg/m³）

（2）水吸收的热量是多少？[水的比热容c_水＝4.2×10³J（kg•℃）]

（3）电热水器正常工作时，效率为84%，电热水器需要工作多少min才能使水温由20℃升高到80℃？

额定电压220V	电源频率50Hz
额定功率2000W	容量40L

如图所示，水平桌面上放置一圆柱形容器，其内底面积为 $200c{m}^2$，容器侧面称近底部的位置有一个由阀门 $K$控制的出水口，均匀物体 $A$是边长为 $10\mathit{cm}$的正方体，用不可伸长的轻质细线悬挂放入水中静止，此时物体 $A$有 $\frac{1}{5}$的体积露出水面，细线受到的拉力为 $12N$，容器中水深为 $18\mathit{cm}$。已知细线能承受的最大拉力为 $15N$，打开阀门 $K$，使水缓慢流出，当细线断裂时立即关闭阀门 $K$，关闭阀门 $K$时水流损失不计，细线断裂后物体 $A$下落过程中不翻转，物体 $A$不吸水。

（1）从细线断裂到物体 $A$下落到容器底部的过程中，求重力对物体 $A$所做的功。

（2）物体 $A$下落到容器底部稳定后，求水对容器底部的压强。

（3）阅读后解答：

当细线断裂后，物体 $A$所受重力与浮力将不平衡，物体 $A$所受重力与浮力之差称为物体 $A$所受的合外力 $F$（不计水对物体 $A$的阻力），由牛顿第二定律可知：所受的合外力会使物体产生运动的加速度 $a$，并且合外力与加速度之间关系式为： $F=\mathit{ma}$（式中的 $F$单位为 $N$， $a$的单位为 $m/s^2$， $m$为物体的质量，其单位为 $\mathit{kg})$

通过阅读以上材料，求物体 $A$从全部浸没于水面之下时至恰好沉到圆柱形容器底部的过程中加速度 $a$的大小。

工人用如图所示的滑轮组提升建材，工人的重力是700N，双脚与地面的接触面积是500cm²．他将540N的建材匀速提升了3m，滑轮组的机械效率是90%．试求：

（1）提升建材所做的有用功是多少？

（2）工人对绳子的拉力是多少？

（3）提升建材时，工人对地面的压强是多少？

如图是一种以柴油机为动力的抓斗起重机，其部分参数如表。求：

（1）起重机空载静止在水平地面上时，对地面的压强是2.4×10⁵Pa，它与地面的接触面积是多少？（取g＝10N/kg）

（2）将1.0×10⁴N的物料抓举到最大高度用时15s，起重机对物料做功的功率多大？

（3）起重机空载时以最大行驶功率行驶1h，消耗柴油多少kg？（取q_柴油＝4×10⁷J/kg）

空载质量	4.8t
最大抓举高度	6m
空载最大行驶功率	4×10^4W
柴油机效率	40%

某校为改善学生生活条件，给学生宿舍安装了100台某品牌速热式电热水器，该电热水器铭牌标明：加热功率 $4400W$ ，保温功率 $100W$ ，水箱容积 $25L$ ；内部结构如图甲所示， $R_1$ 、 $R_2$ 是水箱中加热盘内的电热丝。水箱放满水后闭合开关 $S_1$ 开始加热，当水温升高到 ${40}^{°}\text{C}$ 时，温控开关 $S_2$ 自动切换到保温状态。同学们为弄清楚该电热水器性能，做了以下探究，请你帮助完成：

（1） $R_2$ 的阻值多大？

（2）如果每台每天平均保温 $20h$ ，这100台电热水器在额定电压下每天因保温要浪费多少 $\mathit{kW}\cdot h$ 的电能？

（3）善于观察的张林发现，当他们寝室只有热水器工作时，将一箱冷水加热 $1\mathit{min}$ ，热水器显示屏显示水温由 ${20}^{°}\text{C}$ 上升到 ${22}^{°}\text{C}$ ，同时本寝室的电能表（如图乙）指示灯闪烁了80次，则该电热水器的效率多大？ $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$ ，不考虑电阻随温度变化）

如图所示是一款新型四轮沙滩卡丁车，其满载时的质量为 $600\mathit{kg}$，每个车轮与沙滩接触的面积为 $500c{m}^2$，卡丁车满载时在水平沙滩上匀速直线运动， $10\mathit{min}$行驶 $6\mathit{km}$，它的发动机功率恒为 $11.5\mathit{kW}$。

（1）当卡丁车满载并静止在水平沙滩上时，它对沙滩的压强为多少帕？

（2）此次行驶中卡丁车所受的阻力为多少牛？

（3）该卡丁车以汽油为燃料，若在这次行驶中消耗汽油 $0.6\mathit{kg}$，求该卡丁车汽油机的效率。 $\left(q_{\mathit{汽油}}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}\right)$

在一次测试中，某家用小汽车沿水平道路以72km/h的速度匀速行驶1.5h，消耗汽油6L．（g＝10N/kg，汽油的密度ρ＝0.7×10³kg/m³，汽油的热值q＝4.6×10⁷J/kg）

（1）若该车连同乘客总质量为1800kg，轮胎与地面接触的总面积为600cm²，则静止时汽车对水平路面的压强是多大？

（2）测试中，若平均阻力为500N，牵引力做功的功率是多大？

（3）在本次测试中，该车内燃机的效率是多大？（计算结果精确到1%）

水平桌面上有一个柱形容器，逐渐向容器中注入某种液体，容器底部受到液体的压强随液体的深度变化的图象如图甲所示，一个重力为5N、体积为100cm³的合金块，用细绳系住，浸没在液体中，如图乙所示，竖直向上提起合金块，它匀速运动20cm所用的时间为2s（合金块未露出液面），取g＝10N/kg，求：

（1）液体的密度；

（2）合金块浸没在液体中受到的浮力；

（3）在这2s内拉力所做的功和拉力F的功率。

塔吊是一种常见的起重设备，图是塔吊的示意图。电动起重机在 $2\mathit{min}$内将质量为 $3t$的物体匀速提升 $30m$高，又用 $1\mathit{min}$使物体在水平方向平移 $15m$。 $(g$取 $10N/\mathit{kg})$求：

（1）吊物体的钢丝绳 $3\mathit{min}$内对物体所做的功；

（2）吊物体的钢丝绳 $3\mathit{min}$内对物体所做功的功率；

（3）若电动机提升物体时的效率为 $90\%$，平移物体时的功率为 $2\mathit{kW}$，求电动机 $3\mathit{min}$内消耗的电能。