初中物理电功和电功率解答题

如图电路中，电源电压恒为 $9V$，灯泡 $L$规格为“ $6V3W$”。闭合开关，灯泡正常工作。求：

（1）电阻 $R$的阻值。

（2）灯泡工作5分钟消耗的电能及电阻 $R$产生的热量。

小柯家新添了一台变频空调，部分参数如表所示，当室温和空调的设定温度相差较大时，变频空调一开机，即以最大功率工作，使室温迅速达到设定温度；当室温达到设定温度后，空调的制冷（热 $)$功率随之减小，以维持室温基本不变。该空调另设电辅热功能，可以辅助制热，以弥补单靠空调压缩机工作制热不足的问题。

（1）空调接入家庭电路后，与其他用电器　　联。

型号	$\mathit{XXX}$
功能	冷暖（辅助电加热）
制冷功率 $P_{冷}/W$	变化范围 $180--1600$
制热功率 $P_{热}/W$	变化范围 $200--1900$
电辅热功率 $P_{\mathit{辅热}/W}$	1000
电源电压 $/V$	220

（2）假设该空调开机后以最大制冷功率工作 $0.5h$，使室温降至设定温度。然后，空调又以某一恒定的功率工作了 $2.5h$，全过程空调消耗的电能为 $1.9\mathit{kW}·h$．求

①前 $0.5h$空调消耗的电能。

②后 $2.5h$通过空调的电流。

小金对玩具汽车的电动机很感兴趣，他拆下电动机，测得它的内阻为 $1.5\Omega$．为测量电动机工作时的电流，利用身边现有器材，设计了如图所示的电路（符号表示数值可读的变阻器）。已知电源电压为 $12V$，当变阻器的阻值为 $6\Omega$时，电压表的读数为 $3V$．计算此时：

（1）通过电动机的电流；

（2）电动机消耗的电功率。

风是永不枯竭的能源。自古以来风能就受到人们的青睐，帆船、风车都是对风能的利用。现在，由于电能的广泛利用，风力发电得到世界各国的高度重视。

（1）风力发电机是根据　　原理制成的。为提高捕获风能的效率，叶片设计是风力发电机研制的核心技术之一，叶片截面制成图甲的形状，当风以图乙所示的角度流经叶片时，叶片会按　　方向转动（选填“顺时针”或“逆时针” $)$。

（2）由于远海的风能资源更丰富，海上发电必定会向远海发展。远海发电机需安装在漂浮式基础上（如图丙），若它们的总质量达11200吨，则漂浮式基础的总体积至少需要多少米 ${}^3$？（海水密度取 $1.0\times {10}^3$千克 $/$米 ${}^3)$

（3）传统的火力发电不仅会释放各种大气污染物，而且效率不高，每生产1千瓦时的电能需要消耗标准煤约0.4千克。若功率为30000千瓦的风力发电机组工作24小时，相当于替代标准煤多少吨？

【考点阿基米德原理的应用；电功与电能的计算

某电热砂锅的简化电路如图甲。 $R_1$、 $R_2$为发热电阻， $S$为旋转型开关， $a$、 $b$、 $c$、 $d$为触点，通过旋转开关 $S$可实现“关”、“低档”、“高档”之间的转换，工作时先用高档加热锅内汤料到沸腾，再用低档持续加热食物，使食物“汤浓味鲜”。

（1）高档加热时，开关 $S$应旋至触点　　（选填“ $\mathit{ab}$”、“ $\mathit{bc}$”或“ $\mathit{cd}$” $)$位置。

（2）某次烹饪一共用时6小时，电功率与加热时间的关系如图乙所示，则本次烹任共消耗多少电能？

（3）发热电阻 $R_1$和 $R_2$的阻值分别为多少？

（4）生活中，有时也会选择电压力锅烹饪，因为电压力锅煮熟相同质量的同种食物，通常比电热砂锅更省电。请你从能量利用率的角度，结合所学知识对电压力锅能省电作出简要的解释。

自动上水电热水壶因其方便取水越来越受到人们的喜欢。取水时，只要闭合取水开关，水泵在电动机的带动下，就能将水抽到壶内，如图甲。

（1）电热水壶的水泵原理与图乙相似。图乙中，当泵壳里的水被高速旋转的叶轮甩出时，转轴附近就形成了一个低压区，水在　　的作用下，通过进水管进入泵壳。当水离开出水口后，由于　　，会继续向上运动

（2）自动取水时，将1升水抽高0.5米灌入电热水壶中需要5秒，则电动机抽水时的功率至少为多少瓦？

（3）某电热水壶的额定电压为220伏，加热功率为1100瓦，保温功率为55瓦，工作电路如图丙。制作电热水壶时，所选用电热丝 $R_1$、 $R_2$的阻值分别为多少欧姆？

风是永不枯竭的能源。自古以来风能就受到人们的青睐，帆船、风车都是对风能的利用。现在，由于电能的广泛利用，风力发电得到世界各国的高度重视。

（1）风力发电机是根据　　原理制成的。为提高捕获风能的效率，叶片设计是风力发电机研制的核心技术之一，叶片截面制成图甲的形状，当风以图乙所示的角度流经叶片时，叶片会按　　方向转动（选填“顺时针”或“逆时针” $)$。

（2）由于远海的风能资源更丰富，海上发电必定会向远海发展。远海发电机需安装在漂浮式基础上（如图丙），若它们的总质量达11200吨，则漂浮式基础的总体积至少需要多少米 ${}^3$？（海水密度取 $1.0\times {10}^3$千克 $/$米 ${}^3)$

（3）传统的火力发电不仅会释放各种大气污染物，而且效率不高，每生产1千瓦时的电能需要消耗标准煤约0.4千克。若功率为30000千瓦的风力发电机组工作24小时，相当于替代标准煤多少吨？

现有规格分别为“ $6V3W$”和“ $6V6W$”两个小灯泡 $L_1$、 $L_2$，已知它们的电流与电压间关系如图所示。

（1）由图可知， $L_1$、 $L_2$的灯丝电阻都随电流的增大而　　（选填“增大”“减小”或“不变” $)$。

（2）若将 $L_1$、 $L_2$并联接在学生电源间，电源电压调节为6伏，通电5分钟，则两灯泡消耗的总电能为多少焦？

（3）若将 $L_1$、 $L_2$串联接在学生电源间，调节电源电压，在保证每个灯泡两端电压不超过其额定电压的情况下， $L_1$、 $L_2$消耗的实际总功率最大值是多少？

目前全国少数城市已投入使用超级电容公交车。超级电容器是一种新型电能存储设备，像蓄电池一样也有正、负两极，可通过安装在各公交站点的充电桩快速充满电，让车能够继续正常行驶。在制动过程中，电车又能通过发电机回收部分能量为超级电容充电，安全高效环保。

假设某型号的超级电容公交车载满乘客时总质量为15吨，某次运行时从充电桩充满电后电车储存的能量约为 $2\times {10}^7$焦，能以10米 $/$秒的速度保持匀速直线行驶6千米，能量利用的效率为 $90\%$。

（1）电车发电机的工作原理是　　。

（2）若公交车载满乘客时车胎与地面的总接触面积为0.4米 ${}^2$，求公交车对地面的压强。

（3）若公交车在该次运行中受到的阻力恒定，则牵引力大小是多少？

（4）若公交车在该次运行中电容器输出电压为300伏，不计电容器输出电能时的能量损耗，则工作电路的电流有多大？

如图所示，小灯泡 $L$ 的额定电压为 $3.8V$ ，定值电阻 $R$ 阻值为 $20\Omega$ ，闭合开关，流过 $R$ 的电流为 $0.1A$ ，流过 $L$ 的电流为 $0.2A$ ．求：

（1）此时 $L$ 的电阻；

（2） $L$ 的实际功率；

（3）通电 $20s$ ， $L$ 、 $R$ 共消耗的电能。

用标有"2.5V"小灯泡，进行"研究小灯泡的电功率"实验。（允许加在小灯泡两端的最大电压为1.2U _额）

（1）进行实验：

①如图1是未连接好的电路，请你用笔画线代替导线，正确连接图中实物电路。

②如图2，当小灯泡两端电压为2.5V时，电流表示数是 　    　A，灯泡额定功率是 　 　W。

（2）通过实验得到：灯泡实际功率越大，灯越亮。试从能量转化角度解释"灯泡实际功率越大，灯越亮"的原因。

（3）以小灯泡为例，用数据说明选用电流表0.6A而不用3A量程的理由。

在做"测量小灯泡的电阻"的实验时，小明选用了电压为6V的电源，额定电压为3.8V的小灯泡和其它合适的器材，并连接了部分实验电路，如图所示：

（1）为了完成实验，请你帮他用笔画线代替导线将电路连接完整（要求导线不能交叉，滑动变阻器的滑片向右移动时电流表示数变小）

（2）电路连接好后，在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到 　    　（选填"A端"或"B端"）；

（3）当闭合开关，移动滑动变阻器的滑片时，灯丝突然烧断，此时电压表的示数 　 　（选填"变大"、"变小"或"不变"）。

（4）换相同规格的灯泡，重新实验并记录数据如下表：

电压/V	2.0	2.5	2.8	3.0	3.2	3.5
电流/A	0.40	0.48	0.53	0.56	0.58	0.61
电阻/Ω	5.0	5.2	5.3	5.4	5.5	5.7
平均电阻/Ω	5.4

根据实验数据，小明确定平均电阻就是小灯泡的电阻，你认为这种做法合理吗？ 　 　（选填"合理"或"不合理"），你的理由是 　                                    　。

（5）小明还想利用现有的实验器材测量小灯泡的额定功率，但此时电压表0～15V量程突然损坏，而0～3V量程完好。请你在不增减器材的情况下，帮他设计测量小灯泡额定功率的实验。要求写出必要的实验步骤，用字母（或数值）记录所测得的物理量并写出小灯泡额定功率的表达式。

实验步骤： 　                                                             　

小灯泡额定功率的表达式： 　                   　。

如图所示电路，电源电压恒为12V，定值电阻R为12Ω，灯泡L标有"12V 0.5A"字样，假设灯丝电阻不随温度的变化而变化，求：

（1）灯泡L的额定功率是多少？

（2）当断开开关S ₂、闭合S ₁和S ₃时，电路中的总电流是多少？

（3）开关S ₁、S ₂、S ₃分别处于什么状态时，整个电路消耗的总功率最小？此时的总功率为多少？

如图甲所示，电源电压保持不变，R ₂为0﹣20Ω的滑动变阻器。A ₁的量程为0.6A，A ₂的量程为3A，V ₁的量程为15V，V ₂的量程为3V，不考虑温度对灯丝电阻的影响，定值电阻R ₁的I﹣﹣U关系图象如图乙所示。

（1）当S ₁、S ₂都闭合时，A ₂读数为1.25A，V ₁读数为6V，小灯泡L恰好正常发光，求定值电阻R ₁的阻值和小灯泡的额定功率。

（2）当S ₁、S ₂都断开时，为保证各表的安全使用，求滑动变阻器允许连入电路的阻值范围。

（3）当S ₁、S ₂都断开时，在各表均能正常工作的情况下，求小灯泡L消耗的最大功率与最小功率之比是多少？该电路通电80s至少能产生多少热量？

图1是某手机充电示意图及简化电路图。如表是充电过程中某些时段相关数据

充电时间	阶段 0-5min	阶段 5min-10min		阶段 80min-85min
数据线两端电压U/V	5.0	4.5		5.0
流经数据线的电流I/A	4.4	4.0
数据线和手机的总功率P/W	22.0	18.0		2.5

（1）求0-10min数据线和手机消耗的总电能。

（2）求D阶段流经数据线的电流。

（3）充电过程中数据线阻值可认为不变，分析数据线在A、D哪段时间产生的热量多。

（4）智能手机的“近场通讯”、“蓝牙”功能分别使用1.356×10⁷Hz、2.4×10⁹Hz这两个波段的电磁波进行通讯（如图。

近场通讯、蓝牙使用的电磁波

①都是无线电波

②都能在真空传播

③真空中传播的速度一样大

④蓝牙的波长比近场通讯的大

上述哪些说法是正确的　　。（选填序号）