初中物理电功和电功率计算题

如图（甲 $)$所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关 $S$后，滑动变阻器 $R_2$的滑片 $P$由 $a$端移动到 $b$端，测得电阻 $R_1$两端的电压与通过 $R_1$的电流的变化关系如图（乙 $)$所示。求：

（1）电阻 $R_1$的阻值；

（2）变阻器 $R_2$的最大阻值；

（3）电压表 $V_2$的示数变化范围；

（4）变阻器 $R_2$的最大电功率。

如图甲所示电路，电源电压保持不变，标有“ $5V2.5W$”的小灯泡 $L$两端的电压和通过它的电流关系如图乙所示，定值电阻 $R_1=5\Omega$，滑动变阻器上标有“ $0.5A$”字样。当开关 $S$、 $S_1$、 $S_2$都闭合且滑动变阻器的滑片 $P$位于 $a$端时，小灯泡恰好正常发光；当 $S$、 $S_2$闭合， $S_1$断开，移动滑动变阻器的滑片 $P$到某一位置时，电流表的示数是 $0.4A$，此时滑动变阻器接入电路的阻值 $R_{2^{\text{'}}}$与其最大阻值 $R_2$的比是 $1:4$．求：

（1）小灯泡正常发光时的电阻；

（2）当开关 $S$、 $S_1$、 $S_2$都闭合且滑动变阻器的滑片 $P$位于 $a$端时，通电 $1\mathit{min}$，电流对整个电路做的功；

（3）当开关 $S$、 $S_1$闭合， $S_2$断开，电流表量程选“ $0~0.6A$”， $R_1$两端电压不得超过 $3V$．在保证电路安全的情况下， $R_1$的电功率最大变化量△ $P$。

如图甲所示，电源两端电压保持不变， $L$是标有“ $6V3.6W$”的小灯泡，通过它的电流和它两端的电压关系如图乙所示， $R_0$为定值电阻。当开关 $S$、 $S_1$、 $S_2$都闭合，且滑动变阻器的滑片位于 $a$端时，小灯泡恰好正常发光，此时 $R_0$消耗的功率为 $P_1$；当 $S$、 $S_1$闭合， $S_2$断开，滑动变阻器的滑片滑到中点时，电流表的示数为 $0.5A$；当 $S$、 $S_2$闭合， $S_1$断开，滑动变阻器的滑片滑到 $b$端时， $R_0$消耗的功率为 $P_2$，且 $P_1:P_2=9:4$，求：

（1）小灯泡正常发光时的电阻；

（2）滑动变阻器的最大阻值；

（3）定值电阻 $R_0$的阻值。

一个额定功率为 $2000W$的电热水壶，连续加热 $210s$，可使壶内 $2\mathit{kg}$的水温度升高 ${45}^{°}\text{C}$，已知 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，求：

（1）此过程电流所做的功；

（2）此过程电热水壶的热效率。

如图甲所示，是测量高于警戒水位的装置原理图。在横截面积为 $S=5\times {10}^{-3}{m}^2$的长方体绝缘容器的内部边缘左右两正对面，竖直插有两块薄金属板（电阻不计）并与外部电路连接，容器底部有一个小孔与湖水相通，容器的底部与警戒水位相平。电源电压 $U=8V$，小灯泡 $L$标有“ $4V2W$”的字样（假设小灯泡的电阻不变），湖水的密度为 $\rho =1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．两金属板间的湖水电阻 $R$与容器内水柱的高度 $h$的倒数的变化关系如图乙所示。则：

（1）湖水水位比警戒水位高出多少时，小灯泡正常发光？

（2）当进入容器内的水达到 $m=5\mathit{kg}$时，容器内的湖水消耗的电功率是多大？

调光台灯实际上是一个电灯与一个滑动变阻器串联，其原理可简化为如图所示的电路，灯 $L$标有“ $12V12W$”字样，滑片 $P$从 $d$转到 $a$的过程中： $d$点时可断开电路； $c$点时刚好接通电路； $b$点时灯刚好开始发光； $a$点时灯恰好正常发光。电源电压恒定不变，灯丝电阻不变。求：

（1）电源电压及灯丝的电阻各多大？

（2）转动滑片 $P$，使滑动变阻器接入电路的电阻为 $8\Omega$时，灯消耗的实际功率多大？

（3）若 $\mathit{bc}$的长度为 $\mathit{ac}$长的 $\frac{1}{7}$，灯丝电流增大到额定电流的 $\frac{1}{10}$时灯刚好开始发光，则滑动变阻器的最大阻值多大？

某学校教学楼有一额定电压为 $220V$ 的电热水器，它的工作电路如图所示，已知电阻 $R_2=217.8\Omega$，电源电压保持 $220V$不变，当 $S_1$、 $S_2$均闭合时，电热水器处于加热状态，消耗的功率为 $2\mathit{kW}$．只闭合 $S_1$，电热水器处于保温状态。求：

（1）电阻 $R_1$的阻值；

（2）电热水器处于保温状态消耗的功率；

（3）电热水器处于加热状态时，将 $5\mathit{kg}$水从 ${18}^{°}\text{C}$加热到 ${98}^{°}\text{C}$所需的时间 $[$不计热损失，水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)]$。

如图所示，电源电压恒定不变， $R_2=12\Omega$，滑动变阻器铭牌上标有“ $1A20\Omega$”，小灯泡标有“ $6V2W$”字样，小灯泡灯丝电阻保持不变，闭合开关 $S_1$、 $S_2$，断开 $S_3$、 $S_4$时，小灯泡刚好正常发光，此时电压表的示数为 $2V$，求：

（1）电源电压；

（2）当闭合开关 $S_1$、 $S_3$，断开 $S_2$、 $S_4$时，并移动滑动变阻器 $R$的滑片 $P$到中点时，电压表的示数；

（3）当闭合开关 $S_1$、 $S_2$、 $S_3$、 $S_4$时，并移动滑动变阻器 $R$的滑片，滑动变阻器接入电电路的阻值为多大时，电路中总功率最大，求最大功率。

如图所示的电路图中，电源电压恒为 $9V$，电阻 $R_1=5\Omega$， $R_2=10\Omega$，开关 $S$闭合后，求：

（1）电流表 $A_2$的示数

（2）通过电阻 $R_1$、 $R_2$的电流在 $100s$内做的功

如甲图所示， $R_1$为定值电阻，电源电压保持不变。当闭合开关 $S$，滑动变阻器 $R_2$的滑片 $P$从 $B$端移到 $A$端，两电表示数变化关系如乙图所示。

求：（1）电源电压；

（2）滑动变阻器 $R_2$的最大阻值；

（3）滑片 $P$滑到 $\mathit{AB}$中点时电阻 $R_1$的电功率。

小军家里有一款高、低温两档电烤炉，他查看使用说明书，收集到一些信息如下：额定电压 $220V$，低温挡电功率 $880W$，高温挡电功率 $1980W$，电路原理图如图所示， $R_1$， $R_2$代表两根电热丝， $S_2$为温控开关，根据上述信息，解答下列问题：

（1）在高温挡正常工作时，电路的总电流多大？

（2）在低温挡正常工作 $1.5h$消耗多少度电能？电热丝 $R_1$的电阻多大？

（3）若电热丝 $R_2$烧毁了，要使电路恢复正常工作，小军用两根“ $220V550W$”的相同电热丝替代 $R_2$，你认为小军的做法能否满足要求（请你用计算结果回答）。

未来的广元将是全国绿色生态康养城市之一，提倡大家低碳出行，电动汽车比燃油汽车低碳环保并且能源利用率高，是今后交通工具的发展方向。某款新型家用四轮电动汽车质量为 $0.6t$，每个轮胎与地面接触面积为 $20c{m}^2$，汽车蓄电池提供电压 $150V$，电动机正常工作时电流为 $10A$，使汽车获得 $240N$的牵引力，保证汽车以 $18\mathit{km}/h$的速度在水平路面上匀速行驶， $g$取 $10N/\mathit{kg}$，求：

（1）汽车静止时对地面的压强；

（2）汽车匀速行驶 $5\mathit{min}$克服摩擦阻力所做的功；

（3）电动机正常工作时，电能转化为机械能的效率。

小明的奶奶住在农村，她家的过道灯泡在深夜时很容易烧坏。为解决这一问题，小明设计了如图所示的电路，灯泡 $L_1$和 $L_2$都是“ $220V40W$”。（设灯泡的电阻不变，电源电压变化忽略不计）

（1）要使灯泡 $L_1$正常发光，开关 $S$和 $S_1$的闭合情况是怎样的？

（2）断开 $S_1$，闭合 $S$，让两灯都发光，深夜灯泡不容易烧掉，请计算电路的总电阻 $R_L$和此时 $L_1$的实际功率。

家用电磁炉以其高效、节能成为新一代智能灶具，小明在家中关闭其他所有用电器，在只有“ $220V$ $2\mathit{kW}$”的电磁炉正常工作的情况下：

（1）在标准大气压下，给锅内 $5\mathit{kg}$、 ${20}^{°}\text{C}$的水加热到沸腾，水吸收了多少热量？ $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

（2）假设电磁炉消耗的电能全部转化成水吸收的热量，则把上述水烧开需要多长时间？

如图所示，小灯泡 $L$上标有“ $6V3W$”字样，电流表量程为 $0-0.6A$，电压表量程为 $0-15V$，变阻器 $R$的最大电阻为 $120\Omega$．只闭合 $S_1$，滑片置于 $a$点时，变阻器连入电路中的电阻为 $R_a$，且 $R_a:R_0=6:5$，灯 $L$正常发光，电流表示数为 $I_a$．只闭合 $S_2$，移动滑片，当滑片置于 $b$点时，电流表示数为 $I_b$．此时电压表示数与滑片置于 $a$点时相等， $I_a:I_b=5:3$．（灯丝电阻不随温度变化）求：

（1）小灯泡的电阻；

（2）定值电阻 $R_0$和电源电压 $U$；

（3）在电表的示数不超过量程，灯泡两端的电压不超过额定值的情况下，只闭合 $S_1$时，变阻器连入电路的最小电阻为多少？在电表的示数不超过量程，只闭合 $S_2$时，电路消耗的最小功率为多少？