初中物理电功和电功率计算题

如图所示的电路中，灯泡L上标有“12V  9W”字样，滑动变阻器的最大阻值为R₁，电源电压保持不变。当开关S₁、S₂、S₃都闭合时，灯泡L正常发光，两电流表指针位置相同；当开关S₁、S₂断开，S₃闭合时，改变滑片P的位置，使滑动变阻器连入电路的阻值分别为R₁和R₁/4，在这两种情况下，滑动变阻器消耗的功率相等。（灯泡电阻不随温度的变化而改变）求：

（1）电源电压；
（2）R₂的阻值；
（3）电路在何种状态下消耗的功率最小，最小功率是多少？

如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图，它由4个定滑轮和2个动滑轮组成，绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上，摇动旋轮的摇柄可以使晾衣架升降，假设在升降过程中衣架横梁始终保持水平。第一次晾晒衣物时，将重150N的衣物（含横梁及晾衣架）以0.12m/s的速度匀速提起1.2m，在此过程中旋轮牵引绳子的拉力F₁所做的功是200J。第二次晾晒衣物时，旋轮牵引绳子的拉力大小为40N，使衣物匀速上升1m，在提升衣物（含横梁及晾衣架）过程中滑轮组的机械效率比第一次降低了1%。旋轮的摩擦及细绳的质量均忽略不计，动滑轮的总重为2 N，取g= 10N/kg。求：

（1）拉力F₁做功的功率；
（2）第一次利用该晾衣架提升衣物过程中，滑轮组的机械效率；
（3）第二次利用该晾衣架提升衣物过程中，需克服摩擦力做多少功。

家庭用的电热饮水机，有加热和保温两种工作状态。加热前温控开关S₁处于闭合状态，闭合开关S后饮水机开始加热，当水箱内水温达到98℃时温控开关S₁自动断开，饮水机处于保温状态；当水温将至t时，S₁又闭合重新加热。饮水机的铭牌数据与电路原理图如下：

求：
（1）正常加热时通过饮水机的电流；
（2）正常加热时电阻R₂的阻值；
（3）若饮水机重新加热一次的时间为5min，加热一次消耗的电能。

某电热水壶的铭牌如图所示，用这个电热水壶将0．5㎏、温度为23℃的水烧开，所需时间是3 min。已知C水＝4.2×10³J/㎏·℃，假设烧水的环境在1标准大气压下，电热水壶正常工作。求：

（1）电热水壶正常工作时的电阻；
（2）水被烧开所吸收的热量；
（3）电热水壶的热效率。

如图所示电路电源两端电压保持不变。闭合开关S₁和S₂时，电流表的示数为I₁，电压表V₁的示数为U₁，电压表V₂的示数为U₂；闭合开关S₁，断开开关S₂时，电流表的示数为I₂，电压表V₁的示数为U ₁，电压表V₂的示数为U₂，R₃两端电压为5V。已知： U₁∶U₂＝2∶3 ，U₂∶U₂＝2∶1。
求：（1）R₁∶R₂，（2）I₁∶I₂，（3）电源电压。

小明同学家住楼上，最近正在装修房子，需要搬运装修材料，但有些材料由于楼道
过窄不方便搬运，于是小明建议采用如下图所示的滑轮组，这样站在地上就可以把
材料运上楼。若某次搬运的材料重765N，被提升的高度为l0m，所用时间为30。，
人所用的拉力为450N，求：

（1）请你帮助小明画出滑轮组的绕线示意图。
（2）提升材料时，手拉绳端的平均速度是多少?
（3）在提升材料时，拉力的功率是多少?
（4）该滑轮组的机械效率是多少?
（5）不计摩擦和绳重，若增加材料的重力，该滑轮组的机械效率将如
何变化?（只需写出结论即可）

某种电热水壶有加热和保温两种工作状态，从它的说明书上收集到如下数据及如图15所示的简化电路原理图。（保温功率为饮水机处于保温状态时的饮水机的总功率）
求解下列问题：
（1）当开关S与接线柱1相连时，①饮水机处于__________（填“加热”或“保温”）状态；②电路中的电流。
（2）电阻R的阻值。
（3）电热水壶加满水后，在额定电压下将水从20℃加热到80℃，需要加热多长时间？（假设电流产生的热量全部被水吸收）[1L=1×10^－3m3，c_水=4.2×10³J/（kg·℃）]

容量	L
额定电压	220V
加热功率	1000W
保温功率	44W

“雪龙”号极地考察破冰船是我国最大的极地考察船，破冰船自身质量约为10000吨。“雪龙”号在普通海域最大航速为10m/s；在1m厚冰层海域破冰最大航速为3.6km/h，所受阻力为1.5×10⁷N。“雪龙”号在两种海域航行时，牵引力的功率相等。请你计算：

（1）“雪龙”号在1m厚冰层海域以最大航速匀速行驶20min，克服阻力所做的功是多少？
（2）“雪龙”号在普通海域以最大航速匀速行驶时牵引力的大小是多少？
（3）“雪龙”号补给了100吨的物资后，吃水深度达到8m，则船底受到海水的压强是多少？“雪龙”号排开海水的体积增加了多少？（ρ_海水=1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）

如图所示，电源两端电压不变。当只闭合开关S₃时，电流表的示数为I₁，电压表的示数为U₁，电阻R₁的电功率P₁为1.5W；当开关S₁、S₂、S₃都闭合时，电流表的示数为I₂，电压表的示数为U；当只闭合开关S₂时，电流表的示数I₃为0.8A，电阻R₃的电功率为P₃，已知：U₁：U=3：4，R₂：R₃=2：3。

求：（1）电流I₁与I₂之比；
（2）电阻R₃的电功率P₃；
（3）电源电压。

建造设计师设计出了一种能漂浮在水中的城市,漂浮城市装有动力装置,可以移动,该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的,强风能从中通过,可以确保当飓风来临时,把飓风对建筑的破坏降至最低.该漂浮城市高达360m,占地270万平方米,可容纳多达4万居民.酒店、商店只要是普通城市有的，这里都一应俱全。漂浮城市的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为8.0×10⁸W，请回答下列问题：

（1）假如某班级有40位中学生从岸上进入漂浮城市参观，则漂浮城市受到的浮力约增加（     ）

A．2.0×10^2N，

B． 2.0×10^3N

C． 2.0×10^4N

D．2.0×10^5N

（2）若三角形建筑空洞的面积为2.0×10⁴ m²，某次飓风正好垂直于空洞的表面吹入，1S
流入空洞的空气质量是1.92×10⁶kg,该地的空气密度是 1.2kg/m³，则飓风的风速是      。
（3）若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮城市前进所需的能量，漂浮城市在平静的水面上沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变。某一时刻开始，漂浮城市受到的水平
方向的牵引力F随运动时间t的变化关系如图甲所示，漂浮城市运动速度v与时间t的
关系如图乙所示。则在50s—100s，漂浮城市做       运动。漂浮城市运动到
时受到的阻力为         N。
（4）从50s到100s内牵引力做的功为多少？（写出计算过程）
（5）漂浮城市在匀速运动过程中，太阳能转化为机械能的效率为多少？（写出计算过程）

如图所示，灯L标有“6 V  3 W”字样，电源电压恒为6 V，定值电阻R=6Ω，设灯L的阻值不随温度变化而变化。求：

（1）灯L正常发光时的电阻是多少？
（2）只闭合S₁、S₃时，电阻R在60 s内产生的热量是多少？
（3）要使整个电路消耗的电功率最小（且电路电流不为0），各开关的合闭情况应如何？此时的最小电功率为多少？

某课外科技活动小组设计了一种小鸡孵化器的电路模型，如图所示，在一般情况下，只需灯光照明，电源电压为72 V，R₁为定值电阻，R₂为发热电阻丝改成的滑动变阻器，其上标有“100Ω 3 A”字样，电流表A₂的量程为0～3A，灯泡上标有“12 V  3 W”的字样。

（1）求灯泡正常工作时的电流；
（2）闭合S，断开S₁、S₂，灯泡正常发光，求R₁的阻值；
（3）S、S₁、S₂均闭合时，求R₂消耗的最大电功率和最小电功率。

养生壶是一种用于养生保健的可以烹饮的容器，类似于电水壶，其最大的特点是采用一种新型的电加热材料，通过高温把电热膜电子浆料（金属化合物）喷涂在玻璃表面形成面状电阻，在两端制作银电极，通电后产生热量把壶内的水加热．小明家买了一把养生壶（图甲），其铭牌如下表所示．

型号	HX-201504
额定电压	220V
频率	50Hz
额定功率	1210W

 
小明关闭了家中的其它所有用电器，并在壶中加入初温为25℃的水，6min将水烧开（标准大气压下），求：
（1）在加热过程中家用电能表（图乙）的转盘转了300转，此过程中养生壶消耗的电能是多少？
（2）如果养生壶的热效率是87.5%，此过程中水吸收的热量是多少？
（3）壶中水的质量是多少？
（4）养生壶两端的实际电压是多少？（不考虑温度对电阻的影响）

电源电压为25V且保持不变，R₁为定值电阻，R₂为滑动变阻器，其上标有“50Ω 2A”的字样，电流表A₁的量程为0～0.6A，电流表A₂的量程为0～3A，灯泡L标有“5V 1W”的字样．

（1）灯泡L正常工作时的电流是多大？
（2）闭合S，断开S₁、S₂，灯泡恰好正常工作，求R₁的阻值．
（3）S、S₁、S₂均闭合，求滑动变阻器R₂连入电路的阻值为多大时电路功率最大？并求出此种情况下电路1min消耗的电能．

如图所示电路，电源两端的电压保持不变。R₁是定值电阻，其阻值是6Ω，R₂是滑动变阻器，小灯泡L的铭牌上标有“6V  3W”。当闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P在a端时，灯泡恰好正常发光，此时定值电阻的功率是P₁＝1.5W；调节滑片P的位置使其位于b点时，灯泡的实际功率是P_L^/，定值电阻的功率是P₁^/，滑动变阻器的功率是P_b；再调节滑片P的位置使其位于c点时，灯泡的实际功率是P_L^//，定值电阻的功率是P₁^//，滑动变阻器的功率是P_c。
已知 P₁^/∶P₁^//∶P₁＝16∶4∶25，P_L^/∶P_L^// =8∶1，P_b∶P_c＝13∶17。

求：⑴电源两端的电压，滑动变阻器分别在a端、b点、c点时电路中的电流I_a、I_b、I_c；
⑵滑动变阻器滑片P在b点和c点时，接入电路的电阻阻值R_b、R_c；
⑶灯泡的实际功率P_L^/和P_L^//各是多少。