初中物理能量计算题

如图所示，图甲是使用滑轮组从水中打捞一正方体物体的简化示意图，在打捞过程中物体始终以 $0.1m/s$的速度匀速竖直上升，物体未露出水面前滑轮组的机械效率为 $75\%$，图乙是打捞过程中拉力 $F$随时间 $t$变化的图像。（不计绳重，忽略摩擦和水的阻力， $g$取 $10N/\mathit{kg})$求：

（1）物体的边长；

（2）物体浸没在水中时受到的浮力；

（3）物体的重力。

空气炸锅，因其烹制食物脂防含量低，美味酥脆，无油烟味，深受广大市民青睐。如图甲所示，为某品牌空气炸锅，其发热元件为两个电阻。 $R_1=50\Omega$， $R_2=200\Omega$．额定工作电压为 $220V$，内部电路可简化为图乙所示电路，当开关 $S_1$闭合，开关 $S$接 $b$端时为高温挡；开关 $S_1$闭合，开关 $S$断开时为中温挡。

（1）中温挡正常工作时，求流过电阻 $R_2$的电流。

（2）高温挡正常工作时，求电阻 $R_1$、 $R_2$消耗的总功率。

（3）若用此空气炸锅加工薯条，原料薯条温度为 ${20}^{°}\text{C}$，炸熟至少需要达到 ${170}^{°}\text{C}$，求一次炸熟 $200g$薯条需要吸收的热量。 $c_{\mathit{薯条}}$取 $3.63\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{°}\text{C}\right)$

（4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，空气炸锅电能转化为热能效率为 $75\%$，求烹制一次薯条需要的时间。

某电热水壶的铭牌如图所示，小明用这个电热水壶将1kg、温度为23℃的水烧开，所用时间是7min．已知c水＝4.2×10³J/（kg·℃），假设烧水的环境在1标准大气压下，电热水壶正常工作．求：

（1）电热水壶正常工作时的电流；
（2）水被烧开所吸收的热量；
（3）电热水壶的热效率为多大？

小明家新买了一台电热水器，下表是该热水器的一些技术参数．

型 号	FED—H50	额定电压	220V
最大水量	75L	额定功率	2000W

现将水箱中装满水，通电后正常工作60min，水温从25℃升高到45℃．在此过程中，求：
(1)热水器中电热丝在正常工作时的电阻值___________；
(2)水所吸收的热量___________J；(c_水=4．2×10³J／(kg。℃))：
(3)热水器的效率______________．

小明学习了热学的知识后，他估算了一下自己家每天烧水、做饭需要的时间，把它折算成烧水时间，相当于每天将30kg，20℃的水烧开（在1个标准气压下）。求：
（1）小明家每天做饭需要多少热量？ 水的比热是4.2×10³焦/(千克·℃) 
（2）如果普通煤的热值为3×10⁷J/kg，那么小明家每天烧水、做饭需要多少煤？
（3）小明家实际平均每天需要4块蜂窝煤，每块含煤量为0.5 kg，那么，他家煤炉的效率是多少？

我国自行研发的纯电动中巴车的质量为2×10³kg，当它以30m/s的速度沿水平路面匀速行驶时的输出功率72kW．（g取10N/kg）
（1）当此车以30m/s匀速行驶时，牵引力是     N；
（2）该中巴车匀速行驶10min牵引力所做的功是      J；
（3）若此中巴车改用效率为30%的汽油机作动力，以72kW的输出功率行驶10min，要完全燃烧     kg的汽油。（汽油的热值为4.6×10⁷J/kg）（计算结果保留一位小数）

用天然气灶烧水，燃烧1m³的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃。已知水的比热容是4.2×10³J（kg·℃）。天然气的热值q＝3.2×10⁷J/m³。求：
①1m³天然气完全燃烧放出的热量。②水吸收的热量　③天然气灶的效率η。

如图是某太阳能热水器，向其中注入50kg水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃。水的比热容是4.2×10³J/（kg·℃）。试求：

（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？
（2）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×10⁷J，则这段时间该热水器的效率是多少？
（3）若用煤燃烧来提供2.8×10⁷J的热量，需完全燃烧多少千克煤？（煤的热值约为3.5×10⁷J/kg）。
（4）说说使用太阳能热水器的一个优点。

星期天，小刘骑电动自行车以18ｋｍ／ｈ的速度在长江大堤上匀速行驶了7000ｍ，电动自行车牵引力的功率为150Ｗ。求：
（１）小刘在长江大堤上行驶的时间；
（２）电动自行车在这段时间内牵引力所做的功；
（３）电动自行车的牵引力。

如图是一台常用的电热饮水机，下表是它的铭牌数据，如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14min（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）。

图甲是海上打捞平台装置示意图，使用电动机和滑轮组将实心物体 $A$从海底竖直向上始终以 $0.05m/s$的速度匀速吊起，图乙是物体 $A$所受拉力 $F$随时间 $t$变化的图象（不计摩擦、水的阻力及绳重，忽略动滑轮受到的浮力， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$． $g=10N/\mathit{kg})$。请解答下列问题：

（1）物体 $A$的体积是多少？

（2）物体 $A$完全浸没在水中时滑轮组的机械效率为 $80\%$，当物体 $A$完全离开水面后，滑轮组的机械效率是多少？

（3）当物体 $A$完全离开水面后，电动机两端电压为 $380V$，通过的电流为 $5A$，电动机线圈的电阻为多少？（不计电动机内部摩擦）

我国自行研发的纯电动中巴车的质量约为2000kg，平直路面上静止时轮胎与路面接触的总面积约为0.2m²，以30m/s的速度沿水平路面匀速行驶时的输出功率约72kW，g取10N/kg．
（1）中巴车所受的重力是多少？
（2）静止在平直路面时中巴车对路面的压强是多少？
（3）中巴车以30m/s匀速行驶时，所受阻力是多少？
（4）中巴车改用汽油机作动力，汽油发动机效率为20%．以72kW的输出功率行驶1h，至少要燃烧多少kg汽油？（汽油的热值为4.5×10⁷J/kg）

如表一所示是小红同学家的燃气热水器正常工作时显示的部分参数。已知水的初温为 ${20}^{°}\text{C}$ ， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$ 。求：

表一：

燃气热水器
设定温度	${50}^{°}\text{C}$
气量	$1.0m^3/h$
水量	$5.0L/\mathit{min}$

表二：

即热式电热水器
额定功率	$7000W$
额定电压	$220V$
额定频率	$50\mathit{Hz}$

（1）燃气热水器正常工作 $10\mathit{min}$ 流出的热水的质量；

（2）燃气热水器正常工作 $10\mathit{min}$ 流出的热水所吸收的热量；

（3）小红同学观察到学校用的是即热式电热水器，铭牌如表二所示。若要得到（2）问中热水所吸收的热量，即热式电热水器需正常工作 $16\mathit{min}40s$ ，则该即热式电热水器的加热效率为多少；

（4）请写出使用电能的两个优点。

如图所示，长 $L_1=1m$的薄壁正方体容器 $A$放置在水平地面上，顶部有小孔 $C$与空气相通，长 $L_2=0.2m$的正方体木块 $B$静止在容器 $A$底面。通过细管 $D$缓慢向容器 $A$内注水，直到注满容器 $A$，木块 $B$上浮过程中上下表面始终水平，木块 $B$与容器 $A$底面和顶部都不会紧密接触。已知水的密度 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，木块的密度 ${\rho }_{木}=0.5\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。求：

（1）注水前，木块 $B$对容器 $A$底面的压强

（2）木块 $B$对容器 $A$底面压力刚好为0时，容器 $A$内水的深度

（3）水注满容器后，容器 $A$顶部对木块 $B$的压力大小

（4）整个过程，浮力对木块所做的功

如图所示，水平桌面上放置一圆柱形容器，其内底面积为 $200c{m}^2$，容器侧面靠近底部的位置有一个由阀门 $K$控制的出水口，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 $15N$，细线断裂后物体 $A$下落过程不翻转，物体 $A$不吸水， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。

（1）求物体 $A$的密度；

（2）打开阀门 $K$，使水缓慢流出，问放出大于多少 $\mathit{kg}$水时细线刚好断裂？

（3）细线断裂后立即关闭阀门 $K$，关闭阀门 $K$时水流损失不计，物体 $A$下落到容器底部稳定后，求水对容器底部的压强；

（4）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。