初中物理电功与电能的计算试题

如图电路，电源电压为 $12V$且保持不变。闭合开关 $S$，当滑片 $P$置于变阻器的中点时，电压表的示数为 $4V$；当滑片 $P$置于变阻器的 $b$端时，电压表的示数变化了 $2V$，在 $10s$内定值电阻 $R_1$产生的热量为 $36J$．则下列结果正确的是 $($　　 $)$

A．电路中的最大电流为 $1A$

B．滑片 $P$在中点时， $10s$内滑动变阻器 $R$消耗的电能为 $60J$

C．滑动变阻器 $R$先后两次消耗的电功率之比为 $8:1$

D． $R_1$先后两次消耗的电功率之比为 $16:9$

小亮家新装了一台智能电热马桶盖，如图甲所示，他查阅使用说明书发现便座加热电路有高、中、低三档并可手动调节，其额定电压为 $220V$，低温挡、中温挡的额定功率为 $22W$和 $44W$。利用所学的电学知识他设计了一个等效电路图，如图乙所示，用两定值电阻 $R_1$和 $R_2$表示两电热丝，单刀双掷开关 $S_2$可接 $a$或 $b$。当它接入家庭电路中正常工作时：

（1）低温挡加热的电流多大？

（2）中温挡加热 $5h$，消耗多少度电？

（3）高温挡加热的额定功率是多少瓦？

额定功率为 $2\times {10}^{3}W$的家用电热水器，正常工作 $24\mathit{min}$消耗的电能为　　 $\mathit{kW}·h$，若这些电能的 $70\%$被水完全吸收，则能使体积为 $6L$、温度为 ${25}^{°}\text{C}$的水在一个标准大气压下升高　　 ${}^{\circ }\text{C}}\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$。

LED灯具有节能、环保等特点，它的主要材料是 　    　（选填“超导体”或“半导体”），一个额定电压为220V，额定功率为11W的LED灯，该灯的额定电流是 　    　A。小红查资料知道10W的LED灯的亮度与60W的白炽灯相同，她新买了10W的LED台灯替换自己房间60W的白炽灯台灯，若小红房间的台灯每天正常发光4小时，使用LED灯后一个月（按30天计算）可以节约用电 　    　kW•h。

人类已进入智能化时代。小明家安装了空调智能控制系统，空调自动开启条件是：家中有人且室温等于或高于 ${26}^{°}\text{C}$． $S_1$和 $S_2$是控制空调开启的两个智能开关，当家中有人时 $S_1$自动闭合，家中没有人时 $S_1$自动断开；当室温等于或高于 ${26}^{°}\text{C}$时 $S_2$自动闭合，室温低于 ${26}^{°}\text{C}$时 $S_2$自动断开，则控制空调开启的电路示意图是图甲和图乙中的　　。已知小明家某天室内温度变化情况如图丙所示，当天 $8h-12h$和 $14h-18h$家中没有人，空调的额定电压是 $220V$，额定功率是 $1\mathit{kW}$，则这台空调当天消耗的电能是　　 $\mathit{kW}\cdot h$。

如图为某款擦窗机器人，它凭借其底部的真空泵在机身和玻璃之间形成低气压，牢牢地吸附在竖直玻璃上。请回答：

（1）当它静止在竖直玻璃上时，受到的摩擦力方向是　　。

（2）擦窗机器人的擦拭速度是4分钟 $/$米 ${}^2$，要擦完总面积为3米 ${}^2$的窗玻璃需要　　分钟。

（3）工作时擦窗机器人对玻璃的压力为28牛，内外气压差达到800帕，求擦窗机器人与玻璃的接触面积至少为多少平方米？

（4）擦窗机器人的总质量为1.2千克，工作时的实际功率为80瓦，它在竖直向上擦窗过程中有 $0.25\%$的电能用于克服重力做功。若窗户足够高，持续竖直向上擦窗20分钟，擦窗机器人可上升的最大高度为多少米？（取 $g=10$牛 $/$千克）

两个电阻的电流随电压变化的关系图象如图甲所示，将它们连接在如图乙所示的电路中。当闭合开关 $S_1$，断开开关 $S_2$、 $S_3$时，电阻 $R_1$、 $R_2$两端的电压之比为　　；当断开开关 $S_1$，闭合开关 $S_2$、 $S_3$时，经过一段时间，电流通过电阻 $R_1$、 $R_2$产生的热量之比为　　。

图甲所示的电路中，灯泡 $L$的额定功率为 $3.6W$（灯丝电阻不变），开关 $S$闭合， $S_1$断开，变阻器的滑片移动到最左端时，灯泡 $L$正常发光。图乙是变阻器的滑片从最右端移动到最左端过程中，电压表示数随电流表示数变化的图像。求：

（1）电源电压；

（2）变阻器 $R$的最大阻值；滑片在变阻器的最右端时，灯泡 $L$的实际功率；

（3）什么情况下电路消耗的功率最大；此时变阻器 $1\mathit{min}$消耗的电能。

小辉家使用功率为 $1000W$的电热壶烧水，电热壶工作 $7\mathit{min}$所消耗的电能是　　 $J$；假设这些电能全部转化成内能后有 $80\%$被 ${20}^{°}\text{C}$的水吸收，那么可以烧开的水质量　　 $\mathit{kg}$【 ( c 水 = 4 . 2 × 10 3 J / kg ⋅ ∘ C} ，当地气压为一个标准大气压】

某兴趣小组设计的“温度控制器”工作时有加热和恒温两种状态。电路如图甲所示， $S$为开关，双金属开关在温度低时闭合、温度到达一定值时自动断开，降温后再闭合，循环工作起到调节温度作用，指示灯的额定电压为 $200V$，且亮起即正常工作，发热电阻阻值为 $40\Omega$．求：

（1）当指示灯亮时，温度控制器处于　　状态。

（2）指示灯的电阻值。

（3）加热状态时，温度控制器所消耗的电功率。

（4）温度控制正常时，记录灯泡在一段时间内规律性亮灭情况如图乙，则温度控制器1小时所消耗的电能。

如图电路中，电源电压恒为 $4.5V$ ，灯泡规格是" $3V0.75W$ "。

（1）灯泡正常工作时，电压表 $V_1$ 、 $V_2$ 示数分别为多少？滑动变阻器接入的电阻为多少？

（2）灯泡正常工作4分钟，整个电路消耗的电能是多少？

图1是小亮家某品牌小厨宝（小体积快速电热水器）。某次正常加热工作中，其内胆装有 $5L$ 的水，胆内水的温度随时间变化的图像如图2所示。已知小厨宝正常工作时的电压为 $220V$ ，额定功率为 $2200W$ ，水的比热容为 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$ 。问：

（1）该小厨宝内胆装有水的质量为 　　 $\mathit{kg}$ ；

（2）由图象可知，加热 $5\mathit{min}$ ，水温升高了 　　 ${}^{°}\text{C}$ ，吸收的热量为 　　 $J$ ；

（3）本次加热小厨宝消耗了 　　 $J$ 的电能，该小厨宝的发热电阻阻值为多少？

如图20是某电蒸锅的内部简化电路图,R ₁、R ₂均为发热电阻,R ₁的阻值为484Ω,加热档功率为1200 W。用此电蒸锅对质量为1.2 kg的水加热使其温度升高75℃,需要的时间为375 s,已知c _水=4. 2×10 ³J/(kg●℃)。

求:

(1) 保温档的功率。

(2)电阻R ₂的阻值。

(3)电蒸锅的加热效率。

将一只“ $220V484W$”的浴霸灯泡接在家庭电路中，正常发光时，通电 $30\mathit{min}$灯泡消耗的电能为　            　 $\mathit{kW}·h$，若用输电线把该灯泡由家引到较远的工地时，发现灯泡亮度变暗，测得灯泡的实际功率为 $400W$，则输电线上消耗的功率为　           　 $W$．（不计灯丝电阻受温度影响）

家用电风扇的电动机线圈电阻为 $2\Omega$，正常工作时，通过的电流为 $2A$，通电10分钟，电风扇消耗的电能为　 $J$，线圈产生的热量为　　 $J$。