初中物理电功和电功率解答题

一款电热水壶工作时有两档，分别是加热档和保温档。其工作原理如图所示（虚线框内为电热水壶的发热部位），已知 $R_1=44\Omega$， $R_2=2156\Omega$，外界气压为一个标准大气压， $g=10N/\mathit{kg}$， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，求：

（1）当开关 $S$置于　   　（选填“1”或“2” $)$时电热水壶处于加热档，它的功率是多大？

（2）保温状态下电路中的电流是多大？

（3）若将体积为 $1L$，初温为 ${20}^{°}\text{C}$的水烧开需要7分钟，求电水壶的加热效率 $\eta$．（结果保留一位小数）

如图甲所示为测量小灯泡电功率的实物图，所选小灯泡的额定电压为 $2.5V$，电路连接完成后；

（1）闭合开关发现小灯泡不发光且电流表无示数，但是电压表的示数很大且接近电源电压，经检查导线连接无误，则出现这种现象的原因可能是：　 $B$　。

$A$．电流表断路 $B$．小灯泡断路 $C$．电压表断路 $D$．变阻器断路

（2）排除电路故障后继续实验。当电压表示数为 $2V$时，电流表的示数如图乙所示此时通过小灯泡的电流为

　　 $A$，小灯泡消耗的电功率为　　 $W$．为了测量小灯泡的额定功率，则应将滑动变阻器的滑片 $P$向　　（填“ $A$”或“ $B$” $)$端移动。

（3）图丙是根据多组实验数据描绘出的 $I-U$关系图象，分析通过灯泡的电流与其两端电压不成正比的原因是　　。

探究“通电导体产生的热量 $Q$与电阻 $R$的关系”，他们选用了以下实验器材：两个完全相同的烧瓶，烧瓶内分别装有质量和初温相同的水和煤油，相同的温度计 $A$和 $B$、阻值分别为 $R_1$、 $R_2$的电阻丝 $(R_1<R_2)$还有满足实验要求的电源、滑动变阻器、电流表、开关和导线，他们设计了如图所示的实验电路，进行如下实验：闭合开

关，通电一段时间后，记下温度计 $A$的示数为 $t_1$，温度计 $B$的示数为 $t_2$，发现 $t_1<t_2$，请根据以上叙述回答下列问题：

①实验中是通过观察　温度计示数的变化　来反映电流产生热量的多少。

②请指出实验过程中存在的问题：　　。

③实验改进后得出的结论是：　　。

如图所示为某品牌四旋翼无人机，该无人机具有一键起降和返航、空中悬停、高清拍摄、 $\mathit{GPS}$定位等功能，下表是该无人的部分参数：

整机质量	$2\mathit{kg}$	电池额定电压	$15V$
最大上升速度	$6m/s$	电动机工作电压	$12V$
最大下降速度	$2m/s$	悬停时每个电动机功率	$50W$
最大水平速度	$16m/s$	电动机数量	4

在某次火灾中，该无人机参与火情的勘测，它先以最大速度匀速直线上升，且达到 $60m$高处时，再以最大速度水平匀速直线飞行到达 $1.6\mathit{km}$远处的火场上空。若无人机整个过程四个电动机同时工作，电动机将电能转化为机械能的效率为 $90\%$，假设无人机以最大速度匀速直线上升时，受到的阻力大小为 $10N$，通过计算回答下列问题： $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）无人机从起飞到火场上空，这一过程共耗时多少秒？

（2）无人机到达火场上空后，悬停观测10分钟，则10分钟内电动机消耗多少电能？

（3）无人机以最大速度匀速直线上升 $60m$，这个过程中消耗多少电能？

某实验小组的同学通过图甲所示的电路进行实验探究。

（1）断开开关 $S_3$，闭合开关 $S_1$和 $S_2$，移动滑动阻器滑片 $P$，发现电压表始终无示数，电流表有示数，其原因可能是　 $C$　（填符号）

$A$．滑动变阻器断路 $B$． $R$断路    $C$． $R$短路

（2）故障排除后断开开关 $S_3$，闭合开 $S_1$和 $S_2$，通过调节滑动变阻器，读出多组相应的电压表和电流表的示数。甲同学根据测量数据绘成如图乙所示图象。由图象可知定值电阻 $R=$　　 $\Omega$；

（3）乙同学根据测量数据分别计算出多个 $R$的阻值并取平均值，其目的是为了　　；

（4）断开开关 $S_2$，闭合开关 $S_1$和 $S_3$，通过多次调节滑动变阻器，测量灯 $L$的电压和电流，根据测量数据绘成如图丙所示的图象。若灯 $L$的额定电压为 $2.0V$，则它的额定功率为　　 $W$。

（5）由图丙可看出灯丝的 $U-I$图象不是一条直线，原因是　　。

某电饭锅简化电路如图甲所示， $R_1$和 $R_2$均为定值电热丝， $S$、 $S_1$为自动开关，煮饭时，把电饭锅接入 $220V$电路中，电路中总电流随时间变化的图象如图乙所示。求：

（1）电饭锅工作时的最大功率和最小功率；

（2）电热丝 $R_2$的阻值；

（3）若电压降低， $S_1$断开，这时电路中的电流始终为 $1A$， $10\mathit{min}$内电饭锅产生的热量。

如图所示的电路，电源电压保持不变，定值电阻 $R_1$的阻值为 $20\Omega$．闭合开关，调节滑动变阻器 $R_2$的电阻，当滑片 $P$从一端移动到另一端时，电流表的示数变化范围为 $0.1A~0.5A$．求：

（1）电源电压；

（2）滑动变阻器 $R_2$的最大阻值；

（3）通过计算说明滑动变阻器接入电路的电阻为多大时，它消耗的功率最大，并求出最大功率。

某品牌电磁炉铭牌部分参数如图所示，现将其接入 $220V$电路中给锅内 ${25}^{°}\text{C}$的水加热 $5\mathit{min}$，锅内的水温度升高到 ${88}^{°}\text{C}$，已知 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，求：

（1）电磁炉在 $5\mathit{min}$内消耗的电能；

（2）假设电磁炉工作时产生的热量全部被水吸收，那么锅内水的质量是多少？

为了研究小灯泡在不同电压下工作时（实际电压不允许超过额定电压的五分之一），消耗的电功率是否相同，某同学选取一个额定电压为 $2.5V$的小灯泡。

（1）请你帮他设计电路，并在答题卡的指定位置画出电路图；

（2）他还准备了：蓄电池 $\left(6V\right)$，电流表 $(0~0.6A0~3A)$、电压表 $(0~3V0~15V)$、滑动变阻器 $R_1(10\Omega 0.6A)$、滑动变阻器 $R_2(50\Omega 0.6A)$、开关、导线若干。为了完成实验，应选择滑动变阻器　　接入电路，电压表选用　　量程；

（3）由实验测得，通过小灯泡的电流随电压变化的关系图线如图所示。由图可知，小灯泡正常发光时，通过灯丝的电流是　　 $A$，此时消耗的电功率为　　 $W$；

（4）通过数据分析可以得出：　　。

母亲为了给小林增加营养，买了一台全自动米糊机，如图（甲 $)$所示。米糊机的主要结构：中间部分是一个带可动刀头的电动机，用来将原料粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，用来对液体加热。如图（乙 $)$所示是米糊机正常工作时，做一次米糊的过程中，电热管和电动机交替工作的“ $P-t$”图象。表格内是主要技术参数。

额定容积	$1.5L$	加热功率	$1000W$
额定电压	$220V$	电机功率	$130W$
额定频率	$50\mathit{Hz}$	机器净重	$1.9\mathit{kg}$
整机尺寸	$232\times 174\times 298\mathit{mm}$

请问：

（1）米糊机正常工作时的电热管中的电流是多大？（计算结果保留两位小数）

（2）米糊机正常工作时做一次米糊，消耗的电能是多少？

（3）米糊机在正常工作状态下做一次米糊，若各类原料和清水总质量为 $1.5\mathit{kg}$，初温为 ${20}^{°}\text{C}$，米糊沸腾时温度是 ${100}^{°}\text{C}$，电热管的加热效率是多少？（已知原料和清水的混合物的比热容及米糊的比热容均为 $4.0\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，计算结果保留百分数整数）。

“测小灯泡额定电功率”的实验中，提供的器材有：电压恒为 $4.5V$的电源，额定电压为 $2.5V$的待测小灯泡，电阻约为 $l0\Omega$，电流表 $(0~0.6A,0~3A)$，电压表 $(0~3V,0~15V)$，开关和导线若干。还有标有“ $10\Omega 2A$”的滑动变阻器 $A$和标有“ $5\Omega 1A$”的滑动变阻器 $B$。

（1）若小明设计电路如图甲所示，请选择合适的量程，并用笔画线代替导线将图甲的实验电路图连接完整；

（2）本实验选择的滑动变阻器是　 $A$　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$；

（3）当滑动变阻器的滑片 $P$移到某一位置时，观察到电压表示数如图乙所示，根据所选正确量程，其示数为　　 $V$；

（4）为了测量小灯泡额定功率，此时应该将变阻滑的滑片 $P$向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$移动。当电压达到小灯泡额定电压时，小灯泡正常发光，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（5）小明综合分析实验数据发现，灯泡越亮时灯丝的电阻越大，说明灯丝的电阻　　。

如图甲所示， $L$ 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 $R$ 的最大阻值是 $100\Omega$ ．只闭合开关 $S_1$ ，滑片置于 $a$ 点时，变阻器连入电路的电阻为 $R_a$ ，电流表示数为 $I_a$ ；只闭合开关 $S_2$ ，移动滑片 $P$ ，变阻器两端电压与其连入电路的电阻关系如图乙所示，当滑片 $P$ 置于 $b$ 点时，电压表示数 $U_b=8V$ ，电流表示数为 $I_b$ ．已知 $R_a:R_0=12:5$ ， $I_a:I_b=3:5$ （设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）只闭合开关 $S_1$ 时，在电表的示数不超过量程，灯泡两端的电压不超过额定电压的情况下，电路消耗的功率范围。

"国之润，自疏浚始"。新一代国之重器"天鲲号"绞吸挖泥船在河道清淤、湖泊疏浚、吹填造陆等方面发挥着重大作用。

（1）"天鲲号"以功率 $P_1=6600\mathit{kW}$ 进行绞吸，同时以功率 $P_2=13400\mathit{kW}$ 向远处输送岩石泥沙，工作时间 $t=10\mathit{min}$ ，共做功多少焦？

（2）"天鲲号"绞刀的工作原理与家用破壁机相似。某破壁机的额定电压 $U=220V$ ，额定电流 $I=10A$ ．"天鲲号"绞刀以功率 $P_1=6600\mathit{kW}$ 工作，相当于多少台这种破壁机正常工作消耗的总功率？

如图所示的电路中，电源电压恒定，灯泡 $L_1$标有“ $3V1.5W$ “，灯泡 $L_2$标有“ $6V6W$”，滑动变阻器 $R$的最大阻值为 $10\Omega$．开关 $S_1$闭合， $S_2$断开，滑动变阻器的滑片 $P$置于 $b$端时，电流表的示数为 $0.5A$．设灯泡的电阻不变

（1）闭合 $S_1$，断开 $S_2$调节滑片 $P$使 $L_2$正常发光，求此时滑动变阻器接入电路的阻值；

（2）闭合 $S_1$、 $S_2$，调节滑片 $P$使 $L_1$正常发光，求此时 $L_2$的实际功率。

如图的电路中，电源电压恒定，灯泡 $L$ 标有" $3V1.5W$ "。开关 $S_1$ 闭合、 $S_2$ 断开时，灯泡 $L$ 正常发光；开关 $S_1$ 、 $S_2$ 均闭合时，电流表的示数为 $1.5A$ ；求：

（1）灯泡 $L$ 正常发光时的电流；

（2）电阻 $R$ 的阻值；

（3）开关 $S_1$ 、 $S_2$ 均闭合时电路的总功率。