初中物理电功和电功率计算题

如图所示电路中，灯泡 $L$上标有“ $10V0.3A$”字样， $R$为定值电阻。闭合开关 $S$时，灯泡 $L$恰好正常发光，电流表的示数为 $0.2A$．通过计算回答：

（1）灯泡 $L$的额定功率是多少瓦？

（2）定值电阻 $R$的阻值是多少欧？

（3）整个电路在 $5\mathit{min}$内消耗的电能是多少焦？

随着电器化时代的到来，家用电器已广泛应用到我们的生活中。某家庭煲汤用电热锅简化电路如图所示，电热锅额定电压为 $220V$， $R_1$， $R_2$均为发热电阻，其阻值分别为 $80\Omega$、 $404\Omega$．接通电源，闭合开关 $S_1$、 $S_2$，电热锅处于“大火”加热状态；当锅内温度达到 ${100}^{°}\text{C}$时，开关 $S_2$自动断开，开关 $S_1$仍闭合，电热锅处于“小火”炖煮状态。

（1）电热锅在额定电压下，处于“大火”加热状态时，电路中的电流多大？

（2）电热锅在额定电压下，处于“大火”加热状态15分钟，消耗的电能是多少焦耳？

（3）电热锅在额定电压下，处于“小火”炖煮状态时，电功率多大？

（4）为测量电热锅的实际电压，将家中其他用电器全部关闭，电热锅在“大火”加热状态下，观察到标有“ $2000r/\mathit{kW}·h$”字样的电能表在6分钟内转了100转，电热锅的实际电压是多少？

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。

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。

在“停课不停学”期间，小明使用手机和 $A4$纸坚持每天线上学习。他观察到给手机充电的移动电源（俗称“充电宝”）有铭牌， $A4$纸的包装上有说明，部分参数如图所示。请解答下列问题：

（1）该移动电源充电后最多储存多少电能？

（2）小明所用的一包 $A4$纸，去掉包装后总重 $21.8N$．将其中一张 $A4$纸平放在水平桌面，它对桌面的压强多大？

如图所示电路，电源电压恒为8V，小灯泡标有“6V 3W“字样。若不考虑温度对灯泡电阻的影响，闭合开关S，求：

（1）小灯泡的额定电流；

（2）小灯泡正常发光时，滑动变阻器R接入电路的阻值。

（3）移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为3V时，小灯泡的实际功率。

如图所示的电路，电源电压保持不变， $R_1=30\Omega$， $R_2=10\Omega$．当闭合开关 $S_1$、 $S$，断开 $S_2$时，电流表的示数为 $0.4A$。

（1）求电源电压；

（2）当闭合开关 $S_2$、 $S$，断开 $S_1$时，求电流表的示数；

（3）当闭合开关 $S_1$、 $S_2$、 $S$时，通电 $100s$，求整个电路消耗的电能。

如图甲所示的电路，电源电压保持不变。小灯泡 $L$标有“ $4V1.6W$ “的字样，滑动变阻器 $R_1$的最大阻值为 $20\Omega$，定值电阻 $R_2=20\Omega$，电流表的量程为 $0~0.6A$，电压表的量程为 $0~3V$．求：

（1）小灯泡正工作时的电阻是多少？

（2）只闭合开关 $S$、 $S_2$和 $S_3$移动滑动变阻器 $R_1$的滑片 $P$使电流表示数为 $0.5A$时， $R_2$消耗的电功率为 $1.25W$．此时滑动变阻器 $R_1$接入电路中的阻值是多少？

（3）只闭合开关 $S$和 $S_1$，移动滑动变阻器 $R_1$的滑片 $P$，小灯泡 $L$的 $I-U$图象如图乙所示，在保证各元件安全工作的情况下，滑动变阻器 $R_1$允许的取值范围是多少？

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。

植保无人机因其操控简单、喷洒均匀、省时高效等优点，在现代农业中发挥着重要作用，图为某型号双起落架植保无人机，其项目参数如下表：

项目	参数
外形尺寸（长宽高）	$3090\mathit{mm}*3090\mathit{mm}*680\mathit{mm}$
飞机质量	$20\mathit{kg}$
药箱容量	$30L$
起落架底面积（单个）	$1\times {10}^{-2}{m}^2$
聚合物动力电池	$30000\mathit{mA}·h$
充电电压	$40V$
最佳作业速度	$8m/s$

（1）若以最佳作业速度飞行，求无人机 $2\mathit{min}$飞行的距离。

（2）求加满药箱的农药质量 $({\rho }_{\mathit{农药}}$取 $1.1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3)$。

（3）求空载时静止在水平地面上的无人机产生的压强 $(g$取 $10N/\mathit{kg})$。

（4）电池充满电后，求无人机储存的电能。

在某次综合实践活动中，小明利用蓄电池（电压为 $24V)$、电压表（量程为 $0~15V)$校准电阻 $R_0$，滑动变阻器 $R$（最大阻值为 $100\Omega )$等器材，设计了一种测定油箱内油量的方案（图甲），选配合适的校准电阻值，能够使油箱装满汽油，滑动变阻器的触片在某一端时，油量表示数为最大值（即电压表示数达到最大值）油箱中的汽油用完，滑动变阻器的触片在另一端时，油量表示数为零（即电压表示数为零）

（1）校准电阻除了可以校准表盘，还有什么作用？校准电阻的阻值为多少？

（2）整个电路消耗的电功率的变化范围是多少？

（3）另一个小组的小红同学设计了如图乙所示的电路，请你从能耗的角度分析这种方案的优点。

如图所示是一种常见的封闭电热水袋，其性能参数如表中所示。已知电热水袋加热效率为 $80\%$，水的比热容 $c=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，水的密度 $\rho =1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．将袋内 ${20}^{°}\text{C}$的水加热到自动断电，求：

（1）袋内水吸收的热量。

（2）需要的加热时间。

额定电压	额定加热功率
$220V$	$400W$
袋内充水	自动断电温度
$1.0L$	${60}^{°}\text{C}$

如图甲所示电路，电源电压恒为 $6V$，小灯泡 $L$的 $I-U$图像如图乙所示。电阻 $R_1$为 $30\Omega$，滑动变阻器 $R_2$的额定电流为 $1A$，电流表的量程为 $0-0.6A$，电压表的量程为 $0~3V$．请画出该题的各个等效电路图。

（1）当开关 $S_1$、 $S_2$、 $S_3$都闭合时， $L$正常发光，此时通过 $R_1$的电流是多少？

（2）只闭合开关 $S_3$，移动滑片 $P$，当 $R_2$接入电路中的阻值为其最大阻值的 $\frac{1}{4}$时，电流表的示数为 $0.2A$，滑动变阻器的最大阻值是多少？

（3）在保证各元件安全的条件下，电路消耗的最大功率和最小功率各是多少？

某科技兴趣小组设计了一个简易保温箱，电路原理如图甲所示，虚线框内为加热电路部分，闭合开关 $S$，加热电路给保温箱加热， $R_1$为定值电阻， $R_2$为可变电阻（可变电阻是阻值可以调整的电阻器，其阻值可在0和最大阻值之间调节）； $L$是电阻不计的温度传感器，作用相当于一个温控开关，当温度高于某一设定值时，传感器发出信号，电源断开，停止加热：当温度低于某一设定值时，传感器发出信号，接通电源加热，从而使箱内温度保持在一定范围内。已知，电源电压恒为 $24V$，保温箱工作时加热电路的最大功率为 $144W$，最小功率为 $24W$。

（1）求 $R_1$的阻值；

（2）在某探究活动中，需要利用保温箱把 $3\mathit{kg}$干泥土从 ${20}^{°}\text{C}$加热到 ${28}^{°}\text{C}$．已知加热电路释放的热量有 $20\%$被干泥土吸收，干泥土的比热容 $c=0.84\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{°}\text{C}\right)$，求加热所需要的最短时间；

（3）调节可变电阻 $R_2$为某一阻值，闭合开关一段时间后，观察发现加热电路工作 $20s$后温度传感器会切断电源，停止工作 $10s$后，温度传感器又接通电源加热，如此反复工作程序如图乙所示，在此工作程序下， $5\mathit{min}$内保温箱消耗电能 $9600J$，求可变电阻 $R_2$的阻值。

如图所示电路中，灯泡 $L$上标有“ $12V0.2A$”字样， $R$为定值电阻。闭合开关 $S$后，灯泡 $L$恰好正常发光，电压表的示数为 $3V$，通过计算回答：

（1）灯泡 $L$的额定功率是多少瓦？

（2）定值电阻 $R$的阻值是多少欧？

（3）整个电路在 $5\mathit{min}$内消耗的电能是多少焦？