初中物理电功和电功率计算题

如图所示是小明制作的一只模拟调光灯．电源电压为3V，小灯泡额定电压为2.5V．闭合开关，回形针在铅笔芯最右端时，灯泡两端的电压为0.6V，流过灯泡的电流为0.1A．向左移动回形针，小灯泡正常发光时，铅笔芯的功率是0.15W．求：

（1）小灯泡正常发光时，5min铅笔芯消耗的电能；
（2）小灯泡正常发光时的电阻；
（3）回形针在最右端和小灯泡正常发光时，小灯泡的功率之比．

如图所示的电路，电源两端电压6V保持不变，电阻R₂=20Ω。将滑片P移至滑动变阻器左端点a时，闭合开关S₁、S₂，电流表的示数为0.9A。将滑片P移至右端点b时，只闭合开关S₁、S₃，电压表的示数为1V。求：滑片P在b端时滑动变阻器消耗的功率。

现有一个电阻元件Z，可能是由金属材料制成的，它的电阻随温度的升高而增大，也可能是由某种半导体材料制成的，其电阻随温度的升高而减小。现用图示电路对其进行测试，其中R为定值电阻，电源电压可调，实验中从0开始逐渐增大电源电压，测得通过Z的电流与加在它两端的电压数据如下表所示：
 
利用这些数据绘出Z的I－U曲线如图所示。请根据表中数据和图线解决下列问题：
（1）Z是由   （金属/半导体） 材料制成的。当Z两端电压为1.5V时，Z消耗的电功率  W；
（2）当电源电压为U=3.5V时，电流表的读数为0.20A，求定值电阻R的阻值；
（3）在Z的I－U坐标图中作出电阻R的I－U图像，并根据电阻元件Z和定值电阻R的I－U图像分析，当电源电压调到某一适当值时，元件Z与定值电阻R消耗的电功率相等，求此时的电源电压。

我国自行生产的混合动力汽车已经服务于生活，混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电．混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过电机向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，向车轮输送能量，并通过电机给蓄电池充电．（1）内燃机工作时，是燃油燃烧时释放出的_  __能转化为_  __能。
（2）电机充当发电机时，它是利用什么原理发电的（    ）
A．磁场对电流的作用； B．电流周围存在磁场；C．电磁感应现象
（3）某种型号的混合动力汽车，所用的镍氢蓄电池组的部分参数如下表所示．

输出电压/V	300
额定功率/kW	30
最大容量/kW·h	30
质量/kg	320

汽车上的电机（充当电动机）的额定功率应该   __（大于/等于/小于）30kW．简单说明你判断的理由。_  __
（4）测试人员驾驶该车在平直公路上匀速直线行驶0.5h，观察仪表盘，发现这段时间内汽车消耗燃油5kg，车速为50km/h，蓄电池组储存的电能由最大值的80%增加到最大值．燃油的热值为4.6×10⁷J/kg．汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示。

①完全燃烧燃油5kg，放出_  __ J的热量。
②发动机的牵引力为  __，牵引力做功为  __J。
③试计算这种汽车内燃机中燃油的能量转化效率_  __

图甲所示是小明的调光灯电路图，他将粗细均匀的电阻丝AB通过滑片P连入电路，小灯泡的额定电压为6V。闭合开关S后，滑片P从最左端A滑到最右端B的过程中，小灯泡的I—U关系图像如图乙所示。（电阻丝AB的阻值不随温度变化）

求：（1）小灯泡的额定功率；
（2）电阻丝AB的阻值；
（3）当AB连入电路的阻值R₁=2.5Ω时，灯泡消耗的功率为3.2W，此时灯丝的阻值为多少？

如图所示，小华同学骑着一辆可调变速档位的自行车上学，在平直公路上匀速运动300m，所用时间为1min.假设自行车在行驶过程中受到的阻力为18N.请你解答：

（1）在这段过程中，该同学做功的功率?
（2）若小华和自行车总质量为60kg，每个车胎与地面的接触面积为20cm²，则该同学骑车时，自行车对地面的压强为多少？（g取10N/kg）
（3）如果要骑车爬上一座高桥，他应该换用高速档还是低速档？请说明理由。

两只灯泡L₁和L₂分别标有“220V  40W”和“220V  100W”字样，若把它们串联在220V电路中，总功率是多少瓦？若把它们并联在电路中，总功率是多少瓦？

某人用如图所示的滑轮组匀速提升500N的重物，所用的拉力F为300N，绳子自由端被拉下2m，在此过程中，求：

①  力F所做的功；②滑轮组的机械效率；③滑轮组中动滑轮的重（不计摩擦和绳重）。

我国自行研发的纯电动中巴车的质量约为2000kg，静止时轮胎与路面接触的总
面积约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=10N/kg）。求：⑴中巴车所受的重力是多少？
⑵静止时中巴车对路面的压强有多大？
⑶以30m/s匀速行驶时，所受阻力是多少？
⑷中巴车改用汽油作动力，以72kW的输出功率行驶1h，至少要燃烧多少L的汽油？（汽油的热值为3.6×10⁷J/L）

如图所示，电源电压U=12V，R₁为定值电阻，阻值为100Ω，R为滑动变阻器，R的最大阻值为50Ω，电流表量程为“0～0.6A”, 电压表量程为“0～15V”，小灯泡上标有“6V 3W”字样，小灯泡的U—I关系如右图所示，求：

（1）灯泡正常工作时通过灯丝的电流是多少？
（2）S闭合，S₁、S₂都断开时调节滑动变阻器，当小灯泡两端的电压为4V时，滑动变阻器接入电路中的阻值为多大？
（3）S、S₁、S₂都闭合时，移动滑片P，当滑动变阻器接入电路的阻值为多少时，整个电路消耗的总功率最大？最大总功率是多少？

小红家一台电热水壶，铭牌如右表所示。为了测量它烧水时的实际功率，小红和父亲合作进行了如下实验：关掉家里所有用电器，将该电水壶装了0.6kg、20℃的水，接入家庭电路中，闭合开关，测得壶中的水从20℃上升到100℃所用的时间是4min。同时观察到家中电能表（见图）转过的转数正好为90转（r）。水的比热容：c =4.2×10³J／（kg·℃）。请根据相关信息求：（1）电水壶中水吸收的热量。（2）电水壶烧水的实际功率。（3）电水壶加热的效率。

产品型号：KS-12 最大容积：1.2L 额定电压：220V~ 额定频率：50Hz 额定功率：1000W

如图所示是某型号的电动巡逻车，其主要技术参数如表所示。已知该电动巡逻车在水平路面上匀速行驶时所受的阻力为人车总重的0.04倍，电动机能把80%的电能用来牵引巡逻车克服阻力做功。总质量为120kg的两名巡警乘坐该车，在水平路面上以额定功率匀速行驶10min。求：

 
⑴电动机消耗了多少电能？　　
⑵巡逻车通过了多少路程？　　　　
⑶若轮胎与地面的总接触面积是8×10^-2m²，巡逻车停止时，人和车对地面的压强是多大？（g=10N/kg）

电吹风是现代家庭的常用电器。如图甲所示是电吹风的电路原理图，R是电热丝，M是带动风扇转动的电动机，某电吹风的主要技术参数如图乙所示：

(1) 当电吹风正常工作且吹热风时，通过R的电流为多大?
(2) 电热丝R的电阻值是多大?（电热丝的阻值随温度变化不计）
(3)当电吹风正常工作并且吹热风时，1min内电流通过R产生的热量是多少J?

在图电路中，R₁=10Ω，R₂=20Ω，闭合开关后，电流表的示数为0.3A。

（1）电阻R₁两端的电压是多少？
（2）通过R₂的电流是多少？
（3）电路的总功率是多少？

丁洋家原来使用的电能表为如图所示,则她家这个月用电       KW·h 。为合理利用电能，目前许多城市在推广使用“分时电能表”（电子式多费率电能表），进行分时段计费。丁洋同学家也换上的“分时电能表”,规格为“220V  20A”。

丁洋家同时接入电路的用电器总功率不得超过        W。
⑵、丁洋同学统计她家所有用电器的额定功率如下表：

电器名称	电饭锅	洗衣机	电视机	照明电灯	电脑
额定功率（W）	1000	300	200	100	100	100	200

当这些用电器正常工作时，通过电能表的实际电流是       A。

高峰时段（07：00—21：00）	0.60元/度
低谷时段（21：00—07：00）	0.30元/度

（3）分时段计费标准如右表。若使用“分时电能表”前（电价是0.50元/度），丁洋家所有用电器每天平均正常工作2h；使用后，两个时段各正常工作1h。则丁洋家一天可节省电费          元。