初中物理电功与电能的计算试题

如图所示是某款有加热和保温功能的电热饮水机的电路原理图，机内有温控开关 $S_0$，该饮水机的部分参数已知：额定电压为 $220V$，加热时的总功率为 $880W$，保温时的功率为 $80W$， $R_1$、 $R_2$为加热电阻丝（假设它们的阻值不变）。饮水机在额定电压下工作时，求：

（1）加热时电路中的总电流为多少？

（2）保温状态下，5分钟消耗的电能是多少焦？

（3）当开关 $S$和 $S_0$都闭合时是在加热状态还是保温状态？并请你求出 $R_1$的电阻是多大？

物理实验室有一个微型电动机，铭牌上标有“12 V  3W”字样，电动机线圈电阻为1.92Ω。兴趣小组的同学想让这个电动机正常工作，但手边只有一个电压恒为18V的电源，于是他们找来一个阻值合适的电阻R与之串联接入电路如图，使小电动机恰好正常工作。求：（1）所串联的电阻R的阻值
（2）小电动机正常工作时，电阻R消耗的电功率
（3）电动机工作时，主要把电能转化为机械能，还一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。已知电流通过导体时产生的热量Q=I²Rt，求小电动机正常工作时的效率

如图1所示是某型号电热加湿器的原理图，如表为其部分技术参数。 $R_1$ 、 $R_2$ 为发热电阻，且 $R_2=3R_1$ ， $S$ 为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关 $S$ 可实现"关"、"低档"、"高档"之间的转换（低档为小功率加热，高档为大功率加热）。

额定电压	$220V$
高档发热功率	$400W$
水箱容积	$3L$
适用面积	$20~40m^2$

（1）加湿器需在高档加热，开关 $S$ 应旋转至触点 　 　（选填："1、2"、"2、3"或"3、4" $)$ 位置；

（2）电阻 $R_1$ 的阻值；

（3）加湿器处于低档位置时的发热功率；

（4）如图2所示是某次使用加湿器工作 $30\mathit{min}$ 的图象，请计算加湿器消耗的总电能。

小张把一袋体积为200ml、温度为10℃的牛奶放进微波炉中，用高火加热1min，牛奶被加热至50℃，达到适宜饮用的温度，若小张家微波炉的部分技术参数如下表所示，牛奶的密度和比热容与水的密度和比热容接近。请计算：
（1）如果电价为0.5元/度，按上述条件加热10袋这样的牛奶需要多少电费？
（2）该微波炉在加热牛奶时的效率是多少？

KJ21B—AF（G）型微波炉
额定电压	220V
额定频率	50Hz
额定功率	1300W

如图甲是某品牌家用电吹风，其电路如图乙所示，R₁、R₂为电阻丝，M为电动机。通过调节开关，可使电吹风分别处于“停止”“冷风”“暖风”或“热风”四种状态。

（1）要使电吹风正常工作，图甲中的A处应安装 　    　，B处应安装 　    　。（选填“电动机”或“电阻丝”）

（2）如图乙，要使电吹风处于“冷风”状态，应闭合开关 　    　，要使电吹风处于“暖风”状态，应闭合开关 　    　。

（3）已知电吹风处于“暖风”状态时，从出风口吹出的空气温度升高了20℃；处于“热风”状态时，从出风口吹出的空气温度升高了30℃。假设这两种状态下的热效率相同，相同时间内吹出的空气质量相同，则R₁：R₂＝　    　。

（4）电吹风用了几年后，由于电阻丝的升华，实际发热功率会 　    　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

(8分)阅读短文，回答问题。
夜幕下，扬州“第一大道”文昌路边LED灯将道路照得犹如白昼，这种LED灯是通过光电转换来供电的。下图是扬州某小区利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的原理示意图。其中，R是光敏电阻，此光敏电阻的阻值R、流过线圈也流I与光照度E(单位勒克斯，符号lx)之间的几次实验数据如下表所示：

光照度E/lx	5	10	15	20	25	30
光敏电阻R/Ω	60	30	20	15	12	10
线圈中电流I/m A	21. 4	27. 3	30.0	31. 6	32. 6	33. 3

当线圈A中的电流I≥30.0mA时，动触点D与静触点G、H接触。

(1)由表格中数据可知，光敏电阻的阻值R随光照度E的增强而　　　　　　　　。
(2)白天，太阳能电池板将　　　　　能转化为　　　　　　　能，这种能量通过再次转化储存在大容量蓄电池内。傍晚，当光照度小于　　　　　lx(勒克斯)时，路灯开始工作。
(3)请用铅笔画线将电路原理图连接完整，使工作电路能正常工作(与触点的接线只能接在静触点上，图中已给出静触点E、F、G、H的四根引线；连线不能交叉)。
(4)一只功率为6W的LED灯，通电后其发光亮度相当于30W的日光灯。某间教室有24 盏30W的日光灯，每天平均使用2 h，如果能用6W的LED灯进行照明，则一个月(按 30天计算)可节约电能
　      k w· h.
(5)据有关部门发布消息，5年内全市小区将全面覆盖LED路灯。但目前有部分市民反映LED路灯亮度不够，请你提出一条能提高亮度的合理化的建：　　　　　　　　　。

如图所示，一灯泡 $L$ 标有" $12V6W$ "字样，接入电路中，电源电压保持不变，灯泡灯丝电阻不随温度而改变，闭合开关 $S$ ，当滑动变阻器滑片 $P$ 移到 $b$ 端时，电压表示数为 $5V$ ：当滑动变阻器滑片 $P$ 移到 $\mathit{ab}$ 的中点时，电压表示数为 $3V$ ，求：

（1）灯丝电阻值是多少？

（2）灯泡 $L$ 正常发光时，在 $10\mathit{min}$ 内消耗的电能是多少千瓦时？

（3）电源电压是多少？

（4）滑动变阻器的最大阻值是多少？

如图甲所示，是一则公益广告，浓浓的孝心渗透着社会主义核心价值观。小明给爷爷网购了一台电热足浴盆，其铭牌部分参数如图乙所示。

（1）他为爷爷往足浴盆里加入初温为 ${22}^{°}\text{C}$的水，使之达到最大允许注水量，开始正常加热。控制面板如图丙所示，当温度达到显示温度时，完成加热。求此过程中水所吸收到热量。 $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)\right]$

（2）此次加热过程耗时 $10\mathit{min}$，求此过程足浴盆的电热效率。

（3）求此次加热时足浴盆的工作电流和加热电阻阻值。（保留1位小数）

（4）加热后，爷爷换成 $300W$挡位，泡脚 $20\mathit{min}$，问此次加热和泡脚总共消耗多少电能。

中国茶文化源远流长，如图甲是某款工夫茶保温碟。电路原理如图乙所示，电阻 为发热体，它的额定电功率为 且电阻不变。电流通过发热体加热底板使茶汤保温； 为电功率忽略不计的电源指示灯。求：

（1）发热体正常工作时的电流；

（2）当实际电压为 时，发热体工作 消耗的电能；

（3）为了适应不同品种茶汤的保温需求，小杨对电路进行重新设计（如图丙），移动滑片可以连续调节发热体的电功率，最低可调至额定功率的四分之一。若发热体产生的热量全部被茶汤吸收，该电路电能利用率的范围是多少。（电能利用率

便携式无线加湿器，让你随时随地实现加湿自由。某品牌便携式无线加湿器，通过旋转开关 $S$ 接触不同触点，实现高、低两个挡位的转换，其简化的工作电路如图所示，铭牌上的部分参数如下表：

项目	参数
工作电压     $\left(V\right)$	20
低挡位功率     $\left(W\right)$	5
高挡位功率     $\left(W\right)$	10

完成下列问题：

（1）旋转开关 $S$ 接触" $\mathit{bc}$ "两触点时，加湿器处于 　　挡位；

（2）加湿器低挡位工作时，电路通过的电流多大？

（3）加湿器高挡位工作6小时，将消耗多少电能？

小伟家的电热饮水机通过旋钮开关可以实现加热和保温两个挡位的切换。小伟查阅资料得到饮水机的部分信息如表。饮水机正常加热 ，可将质量为 的水从 加热到沸腾（标准大气压），然后转入保温状态。请你结合小伟的调查研究，解决下列问题：

（1）在图中虚线框内画出导线、电阻 和电阻 三个元件的符号，将饮水机的电路图连接完整。（旋钮开关位于 、 点，表示 与 接通）

（2）加热过程中，饮水机的加热效率。 水的比热容

额定电压	220
加热功率	1000
保温功率	100
电阻	435.6
电阻	48.4

特高压技术可以减小输电过程中电能的损失。某发电站输送的电功率为 $1.1\times {10}^5\mathit{kW}$，输电电压为 $1100\mathit{kV}$，经变压器降至 $220V$供家庭用户使用。小明家中有一个标有“ $220V2200W$”的即热式水龙头，其电阻为 $R_0$，他发现冬天使用时水温较低，春秋两季水温较高，于是他增加两个相同的发热电阻 $R$和两个指示灯（指示灯电阻不计）改装了电路，如图，开关 $S_1$可以同时与 $a$、 $b$相连，或只与 $c$相连，使其有高温和低温两挡。求：

（1）通过特高压输电线的电流；

（2）改装前，若水龙头的热效率为 $90\%$，正常加热1分钟提供的热量；

（3）改装后，水龙头正常工作时高温挡与低温挡电功率之比为 $4:1$，请计算出高温挡时的电功率。

图甲为自动调温电熨斗，图乙为其简化的电路图，图丙为温控开关，温控开关是由长和宽都相同的铜片和铁片紧紧地铆在一起做成的，受热时，由于铜片膨胀得比铁片大，双金属片便向铁片那边弯曲，温度越高弯曲得越明显。双金属片触点 $A$与弹性钢片上的触点 $B$原来是相通的，通电后，指示灯 $L$亮 $(R$为限流电阻），发热板发热，使金属底板温度升高。当温度升高到设定温度时， $A$、 $B$触点分离，电路断开，底板的温度不在升高，随着温度的降低，双金属片逐渐恢复原状， $A$、 $B$触点又重新接触，电路再次接通，底板的温度又开始升高，从而实现自动控温的目的。

（1）该电熨斗的温控开关是依据什么物理知识制成的？

（2）不同织物需要不同的熨烫温度，若需要较高的熨烫温度应如何调节调温旋钮？

（3）若指示灯 $L$采用“ $3V0.03W$”的小灯泡，那么限流电阻 $R$多大才能使小灯泡正常工作？

（4）发热板的额定功率为 $1000W$，则发热板的电阻多大？若要使金属底板的温度由 ${20}^{°}\text{C}$升高到 ${220}^{°}\text{C}$至少需要多长时间？（金属底板的质量为 $1\mathit{kg}$，比热容为 $0.4\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，不计热量损失）

笔记本电脑已进入寻常百姓家庭，出差旅游时常随身携带。出于安全考虑，民航局规定，乘客可随身携带 $0.16\mathit{kW}·h$以下的可充电设备。目前，部分航空公司已允许乘客在非起降时间段、有条件地使用笔记本电脑等便携电子设备。请回答下列问题：

（1）某旅客携带的笔记本电脑电池容量 $3000\mathit{mAh}$，输出电压 $15V$，充满电后，若工作时的平均电流为 $1.5A$，可连续工作多少时间？

（2）请通过计算说明该旅客能否将此笔记本电脑带上民航飞机。

（3）使用发现，电脑工作时会发热，原因是　　。当升温到一定值时，温控开关 $S_1$自动闭合，风扇启动，加快散热从而保护电脑。如果断开电源总开关 $S_2$，风扇 $M$和其他工作系统同时停止工作。根据上述特点，下列可能符合散热控温特点的原理图是如图所示中的　　。

如图甲所示，R₁为定值电阻，R₂为滑动变阻器；图乙反映了开关由断开到闭合，在移动滑片P的过程中，ab两端的电压U和通过的电流I之间的关系；图丙是滑动变阻器消耗的功率P与电流I之间的关系．求：

（1）电源电压；
（2）电阻R₁的阻值；
（3）当变阻器消耗的功率为80W时，整个电路1min消耗的电能；
（4）在图乙中画出滑片移动过程中，电阻R₁两端的电压和通过的电流之间关系的图线．