初中物理电功和电功率计算题

“十一”假期，小明一家驱车外出旅游，如图。当汽车以108km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶时，汽车受到的阻力是整车重的0.08倍，效率为40％。已知汽车整车质量为1375kg，油箱加了25L汽油。（汽油热值q=3.3×10⁷J/L）

（1）油箱里的汽油完全燃烧释放的热量为多少？
（2）用完油箱中的汽油，汽车最多能做多少有用功？
（3）该车最多可以匀速直线行驶多远的路程？

在图中所示的电路中，电源电压保持不变，灯泡L₁、L₂分别标有“6V 3W”和“6V 6W”字样，若开关S₁断开、S₂闭合时，恰好有一只灯泡正常发光；当开关S₁断开，S₂闭合时与开关S₁闭合，S₂断开时，电流表的示数之比为2∶3，设灯丝电阻不随温度变化。求：
⑴开关S₁断开，S₂闭合时，电压表和电流表的示数；
⑵电路消耗的最大电功率和最小电功率。

如图甲所示的电路，小灯泡 $L$标有“ $6V3.6W$”， $R$为滑动变阻器，电源电压保持不变，闭合开关 $S$后，滑片 $P$从 $b$端移到 $a$端的过程中，电压表示数 $U$与电流表示数 $I$的关系图象如图乙所示。（不计温度对灯丝电阻的影响）求：

（1）小灯泡正常发光时的电阻；

（2）电源电压；

（3）当滑片 $P$滑到中点时，小灯泡 $L$的实际功率是多少。

两个定值电阻R₁和R₂，若R₁=R₀， R₂=nR₀  两个电阻可以任意组合分别接在某电压不变的同一电路中，请证明电路最大总功率和电路最小总功率比值为：（n+1）²/n

油电混合动力汽车是新型节能汽车。这种汽车启动时内燃机并不工作，而是由动力蓄电池组通过驱动电机向车轮输送能量；当车以高速匀速行驶或动力蓄电池组储存电能过低时，内燃机启动，此时在向车轮输送能量的同时也给动力蓄电池组充电。若车辆需要全力加速时，内燃机和动力蓄电池组同时向车轮输送能量。己知某型号混合动力汽车所用的动力蓄电池可储存的最大电能是1.0×10⁸J。若测试人员驾驶该车在平直公路上以80km/h的测试车速匀速行驶0.5h，内燃机消耗燃油2. 5kg，蓄电池组的电能增加了最大电能的10%；从汽车的使用说明书知知道，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示。则：

(1)该汽车测试行驶中牵引力做了多少功？
(2)该汽车测试行驶中若燃油完全燃烧可放出多少热量？
(3)该汽车内燃机的效率是多大？(燃油的热值为4.6×10⁷J/kg)

用四个相同的灯泡 $L_1$、 $L_2$、 $L_3$、 $L_4$和定值电阻 $R_1$、 $R_2$，组成如图所示两个电路。图中 $U_{甲}=12V$， $U_{乙}=6V$．闭合开关，四个灯泡均正常发光。求：

（1）通过 $L_1$和 $L_2$的电流之比为　　；（此项只需填写结果即可）

（2）甲、乙两电路的总功率之比；

（3）定值电阻 $R_1$、 $R_2$的阻值之比。

中国茶文化源远流长，如图甲是某款工夫茶保温碟。电路原理如图乙所示，电阻 为发热体，它的额定电功率为 且电阻不变。电流通过发热体加热底板使茶汤保温； 为电功率忽略不计的电源指示灯。求：

（1）发热体正常工作时的电流；

（2）当实际电压为 时，发热体工作 消耗的电能；

（3）为了适应不同品种茶汤的保温需求，小杨对电路进行重新设计（如图丙），移动滑片可以连续调节发热体的电功率，最低可调至额定功率的四分之一。若发热体产生的热量全部被茶汤吸收，该电路电能利用率的范围是多少。（电能利用率

学习了电学知识后，某科学兴趣小组开展制作"电热水壶"的项目化学习。

【项目任务】制作一款电热水壶。经过小组同学讨论后确定电热水壶的要求如下：

容积： $1L$ ；

功能：①加热：②保温；

性能：能在7分钟内将 $1L$ 水从 ${20}^{°}\text{C}$ 加热到 ${100}^{°}\text{C}$ （不计热量损失）。

【方案设计】为实现上述功能，同学们利用两个不同阻值的电阻 $(R_1<R_2)$ 进行设计，其中方案一如图所示。利用方案一中的器材，请将方案二的电路补充完整。

【器材选择】若该壶是按照方案一设计的，根据项目任务中的性能要求，选择的加热电阻阻值最大为多少欧姆？ $[Q_{吸}=\mathit{cm}\left(t-t_0\right)$ ， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)]$

【方案反思】有同学认为电器设计还应考虑使用安全，从安全角度提出一条设计建议 　　。

【项目制作】 $\dots \dots$

如图甲所示电路，电源电压恒定， $R_0$ 为定值电阻， $R$ 为滑动变阻器。闭合开关 $S$ ，滑动变阻器的滑片从最右端滑向最左端的过程中，滑动变阻器的电功率 $P$ 随电流 $I$ 变化关系图线如图乙所示。求：

（1）滑动变阻器接入电路电阻为零时，电路中的电流；

（2）滑动变阻器接入电路电阻最大时，滑动变阻器两端的电压；

（3）滑动变阻器的滑片从最右端滑向最左端的过程中，滑动变阻器的最大功率。

如图所示电路，电源电压 $U=6V$ ，定值电阻 $R_1=10\Omega$ 。

（1）当开关 $S_1$ 闭合、 $S_2$ 断开，滑动变阻器 $R_2$ 的滑片位于 $a$ 端时，电流表的示数为 $0.2A$ 。求此时定值电阻 $R_3$ 的电功率。

（2）当开关 $S_1$ 、 $S_2$ 都闭合，滑动变阻器 $R_2$ 的滑片位于中点时，电流表的示数为 $0.3A$ 。求滑动变阻器 $R_2$ 的滑片从 $a$ 端移至 $b$ 端的过程中，电压表示数的变化范围。

如图甲所示的电路中，电源电压保持不变， $R_0$ 、 $R_1$ 均为定值电阻， $R_2$ 为滑动变阻器。闭合开关 $S_1$ ，断开开关 $S_2$ ，当滑动变阻器的滑动触头在 $a$ 端时，电压表 $V_1$ 的示数为 $2.4V$ ，电流表示数为 $0.3A$ 。将 $R_2$ 的滑动触头从 $a$ 端移动到 $b$ 端的过程中，电压表 $V_1$ 和 $V_2$ 的示数与电流表示数的关系分别如图乙中的图线①和②所示。

（1）求 $R_1$ 的阻值；

（2）求 $R_2$ 的最大阻值；

（3）同时闭合 $S_1$ 和 $S_2$ ，当 $R_2$ 的阻值为何值时， $R_2$ 的电功率最大？ $R_2$ 电功率的最大值是多少？

如图所示电路，电源电压 $18V$恒定不变，小灯泡上标有“ $12V$”的字样，滑动变阻器的规格为“ $200\Omega 1A$”，电流表量程“ $0~0.6A$”，电压表量程“ $0~15V$”，调节滑动变阻器滑片至某一位置时再闭合开关，小灯泡 $L$恰好正常发光，此时电流 $2s$内对小灯泡 $L$做功 $12J$，不考虑温度对电阻的影响。求：

（1）小灯泡 $L$正常发光时的电流；

（2）滑动变阻器接入电路的阻值在什么范围时才能保证电路的安全；

（3）小灯泡 $L$两端电压为何值时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率是多少？

多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。 $({\rho }_{水}=1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， $g=10N/\mathit{kg})$

（1）开关 $S_1$、 $S_2$处于什么状态，养生壶为高温挡，说明判断依据；

（2）求 $R_1$的阻值；

项目	参数
电源电压 $\left(V\right)$	220
低温挡功率 $\left(W\right)$	275
中温挡功率 $\left(W\right)$	550
高温挡功率 $\left(W\right)$	1100
容积 $\left(L\right)$	1

（3）养生壶处于低温挡工作时，求电路中的电流大小；

（4）在标准大气压下，使用高温挡将初温是 ${12}^{°}\text{C}$的一壶水烧开，若养生壶高温挡加热效率为 $80\%$，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。

一个有加热和保温两种状态的微型电热水器，内部简化电路如图18所示，它由控制电路和工作电路两部分组成，其中 $R_0$ 为热敏电阻，它的阻值随温度的升高而减小，开关 $S_0$ 和 $S$ 都闭合时，电热水器开始加热，当电热水器中水的温度达到 ${50}^{°}\text{C}$ 时，电磁铁才会把衔铁吸下，使 $B$ 、 $C$ 两个触点接通，电热水器处于保温状态。已知 $R_1=44\Omega$ ， $R_2=2156\Omega$ ．求：

（1）将电热水器水箱中 $2.2\mathit{kg}$ 的水从 ${15}^{°}\text{C}$ 加热到 ${45}^{°}\text{C}$ ，水吸收的热量

（2）电热水器处于加热状态时工作电路的功率。

（3）将 $2.2\mathit{kg}$ 的水从 ${15}^{°}\text{C}$ 加热到 ${45}^{°}\text{C}$ ，需要通电 $5\mathit{min}$ ，电热水器的加热效率为多少？

（4）当温度达到 ${50}^{°}\text{C}$ 后，通电 $10\mathit{min}$ ， $R_2$ 产生的热量。

如图甲所示电路，电源两端电压U不变，R₁是定值电阻，R₂是滑动变阻器。当开关S闭合后，改变滑动变阻器接入电路的电阻，其电流与电压的关系如图乙所示。求：
      
⑴滑动变阻器R₂接入电路的最大阻值为    Ω，电源两端电压为     V；
⑵定值电阻R₁的电阻值；
⑶电路消耗电功率的最大值。