初中物理电功和电功率计算题

某商场新进了一批具有加热和保温两种功能的微型电热水器，其内部简化电路如图甲。该电热水器由控制电路和工作电路两部分组成。控制电路由电源（电压恒定 $U=6V)$、开关 $S_0$、电磁铁（线圈电阻 $R_0=20\Omega )$、热敏电阻 $R$组成。 $R$阻值随温度的变化图象如图乙。工作电路 $R_1=44\Omega$， $R_2=956\Omega$．当开关 $S_0$和 $S$均闭合时，电热水器开始加热 $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)\right]$。

（1）当温度达到 ${50}^{°}\text{C}$时，衔铁会被吸下，电热水器停止加热。求控制电路中的电流。

（2）电热水器将水箱中 $2\mathit{kg}$的水从 ${17}^{°}\text{C}$加热到 ${50}^{°}\text{C}$，用时 $5\mathit{min}$。求此过程水吸收的热量及电热水器的加热效率。

（3）用电高峰期，电热水器两端实际电压为 $200V$，当电热水器处于保温状态时电热水器工作多长时间会消耗 $1.8\times {10}^{4}J$的电能？

图甲为新型风暖浴霸，因其安全性能好、发热柔和，深受大家喜爱。它是利用电动机鼓动空气流动，通过加热元件加热冷空气带动室内升温。图乙是某型号风暖浴霸的简化电路图，其发热元件是两根阻值不变的电热丝 $R_1$、 $R_2$．主要参数如下表。

项目	参数
额定电压 $\left(V\right)$	220
$R_1$额定功率 $\left(W\right)$	1936
$R_2$额定功率 $\left(W\right)$	968
电动机功率 $\left(W\right)$	44
适用面积 $\left(m^2\right)$	10

（1）开关均闭合，求浴霸正常工作时的干路电流是多少？

（2）正常工作时，求 $R_1$的阻值是多少？

（3）实际电压为 $200V$时，求 $R_2$的实际功率是多少？

（4）浴霸正常工作时，使容积为 $20m^3$的房间空气温度升高 ${20}^{°}\text{C}$，求室内空气吸收的热量是多少？ $({\rho }_{\mathit{空气}}$取 $1.2\mathit{kg}/m^3$， $c_{\mathit{空气}}$取 $1.0\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{°}\text{C}\right)$，不考虑其他因素影响）

如图所示，闭合开关 $S$后，滑动变阻器的滑片置于最左端时电流表的示数 $I_1=0.5A$，电压表示数 $U_1=6V$；滑动变阻器的滑片置于最右端时电流表的示数 $I_2=0.25A$，若电源电压不变，求：

（1）待测电阻 $R_x$的阻值；

（2）滑动变阻器的滑片置于最右端时电压表的示数 $U_2$；

（3）滑动变阻器的滑片置于最右端时，待测电阻 $R_x$消耗的电功率 $P_2$。

如图所示的电路中，电源电压 $18V$不变，灯泡上标有“ $6V6W$”字样，灯泡电阻不变，定值电阻 $R_0$阻值为 $10\Omega$。

（1）断开 $S_1$、 $S_2$，闭合 $S$，移动滑片，当灯泡正常发光时，求滑动变阻器消耗的功率。

（2）闭合 $S$、 $S_1$、 $S_2$，滑片从最右端向左移动，当连入电路的阻值等于变阻器总阻值的 $\frac{3}{4}$时，电流表示数比滑片在最右端时变化了 $0.3A$，保持此时滑片位置不动，求在 $1\mathit{min}$内电路消耗的电能。

如图所示电路，电源电压保持不变，电流表量程0～0.6A，电压表量程0～15V，灯泡上标有"6V 3W"字样，R ₁＝18Ω。（a）当开关S ₂断开，S、S ₁闭合，滑片移到变阻器中点时，灯泡正常发光。（b）当S ₁断开，S、S ₂闭合，滑片移至最大阻值处时，电流表示数为0.3A。求：

（1）灯泡正常发光时的电阻多大？

（2）电源电压多大？

（3）若将R ₁换成R ₃＝9Ω的定值电阻，闭合开关S、S ₂，断开S ₁，电路中的电功率变化范围（结果保留一位小数）？

如图是某型号电动轮椅工作原理示意图。开关 $S_1$和 $S_2$由绝缘操纵杆控制，能同时接“1”或接“2”，向前推操纵杆时轮椅前进且能调速，向后拉操纵杆时轮椅以恒定速度后退。已知蓄电池的电压为 $24V$保持不变， $R_2$的阻值为 $10\Omega$，电动机的额定功率为 $100W$，额定电压为 $24V$．请解答下列问题：

（1）当开关 $S_1$和 $S_2$同时接　　时，电动轮椅前进；电动轮椅既能前进又能后退，是因为电动机线圈中电流的　　能够改变。

（2）当电动轮椅后退时，电流表示数为 $1A$，此时电动机的实际功率是多少？

（3）当电动机以额定功率工作时，电动轮椅在水平路面上匀速前进的速度为 $2m/s$，若此时电动机消耗的电能有 $75\%$转化为电动轮椅前进的机械能，此时电动轮椅受到的阻力是多大？

小明家电热水器铭牌标识为“ $220V1000W$”。由于使用了多年，该电热水器中的电热丝明显氧化导致其电阻发生了变化，为准确测量氧化电热丝的实际电阻值，小明在家中把该电热水器单独接入 $220V$的家庭电路中工作 $5\mathit{min}$，发现电能表指示灯闪烁了242次，电能表规格如图所示。问：

（1）小明测得该电热水器的实际电功率是多少？

（2）该电热水器氧化电热丝的实际电阻值是多少？

（3）为恢复该电热水器的铭牌功率，可与氧化电热丝并联一段新的电热丝，则并联的这段电热丝的电阻值为多少？

如图甲所示的电路，电源电压保持不变。小灯泡 $L$标有“ $4V1.6W$”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 $0~3V$．请画出该题的各个等效电路图。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？

如图所示，灯泡上标有“ $9V5.4W$”的字样（假设灯丝电阻不变），只闭合 $S_1$，当滑动变阻器滑动到某处时，电流表 $A_2$读数为 $0.2A$．电压表 $V$读数为 $9V$；两个开关全部闭合，滑动变阻器滑动到最左端时，灯泡恰好正常发光，电流表 $A_2$读数为 $1.0A$，则：

（1）只闭合 $S_1$，电流表 $A_2$读数为 $0.2A$时，滑动变阻器接入电路的电阻值；

（2）电阻 $R_1$的电阻值；

（3）滑动变阻器从左向右滑动过程中，滑动变阻器的最大功率。

酒驾、醉驾会给交通安全带来巨大隐患，便携式酒精测试仪给交警执法带来了极大的便利。如图所示，是便携式酒精测试仪的原理图，电源电压恒为3V，R _p是酒精气体传感器，其阻值随酒精气体浓度变化的规律如图象所示，R ₀是报警器，其电阻值恒定为50Ω。问：

（1）当气体中酒精浓度为0时，电路中的电流是多少？通电10s电流产生的热量是多少？

（2）我国法律规定，当每100ml的气体中酒精浓度大于或等于20mg小于80mg为酒驾，大于或等于80mg为醉驾。在对某司机的检测中，电压表的示数为2V，通过计算分析该司机属于酒驾还是醉驾。

如图电路中，电源电压恒为 $4.5V$ ，灯泡规格是" $3V0.75W$ "。

（1）灯泡正常工作时，电压表 $V_1$ 、 $V_2$ 示数分别为多少？滑动变阻器接入的电阻为多少？

（2）灯泡正常工作4分钟，整个电路消耗的电能是多少？

在如图所示电路中，电源电压为 $6V$ 且保持不变，滑动变阻器 $R_2$ 允许通过最大电流为 $3A$ 。电流表 $A$ 、 $A_1$ 的表盘均如图所示。变阻器滑片 $P$ 位于最大阻值处，闭合开关 $S$ ，电流表 $A_1$ 示数为 $0.3A$ 。两电流表指针偏离零刻度线角度相同。

（1）求电阻 $R_1$ 的阻值；

（2）求此时经过变阻器 $R_2$ 的电流 $I_2$ ；

（3）移动变阻器滑片 $P$ ，在电路安全工作的前提下，求变阻器 $R_2$ 消耗的最小电功率与最大电功率之比 $P_{2\mathit{min}}:P_{2\mathit{max}}$ 。

如图是一款煲汤用的电热锅工作原理的简化电路图，该电热锅有两挡，分别是高温挡和保温挡。 $R_1$ 与 $R_2$ 均为电热丝， $R_1$ 的阻值为 $66\Omega$ ， $S_1$ 为温控开关，保温挡时的总功率是 $440W$ 。求：

（1）保温挡时电路中的电流；

（2）高温挡时的电功率；

（3）若该电热锅煲汤时，高温挡工作 $0.5h$ ，保温挡工作 $1h$ ，则在此过程中消耗的电能是多少 $\mathit{kW}\cdot h$ 。

如图， $R_1=6\Omega$，当 $S_1$闭合， $S_2$、 $S_3$断开时，电流表示数为 $1A$； $S_3$闭合， $S_1$、 $S_2$断开时，电流表示数为 $0.2A$．求：

（1）电源电压；

（2）电阻 $R_2$的阻值；

（3）当 $S_1$、 $S_2$闭合， $S_3$断开时，电路的总功率。

如图所示，电源电压恒定不变，小灯泡标有“ $12V6W$”的字样。当开关 $S_1$闭合， $S_2$断开时，小灯泡正常发光。当开关 $S_1$、 $S_2$都闭合时，电流表示数为 $0.8A$．（灯丝电阻不变）

（1）小灯泡正常发光时的电流是多大？

（2）电阻 $R$的阻值为多大？

（3）当 $S_1$、 $S_2$都闭合时，电路的总功率是多大？