初中物理电功与电能的计算计算题

电热加湿器靠电流的热效应工作。某种家用电热加湿器相关参数、外形、电路简化图如图所示。电热器的电热丝浸没在加热仓的水中产生热量，使加热仓中的水沸腾变成水蒸气喷出，增加环境湿度。当加热仓中的水减少到一定程度时，自动阀门智能打开，水由储水箱进入到加热仓中。

工作电压220V
工作频率50Hz
最大运行功率40W
储水箱容量2.4L
尺寸高315mm，底部直径168mm
满水工作时间高气雾量10h，低气雾量24h

（1）当气雾调节器R₂的滑片移到最左边时，加湿器以最大运行功率工作，求电热丝R₁的电阻值。

（2）如果加热仓内冷水的温度为20℃，用最大运行功率工作，经过5min36s，水沸腾产生蒸气，求加热仓中水的体积。[c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）。ρ_水＝1×10³kg/m³，电热丝R₁产生的热量全部被水吸收。环境为标准大气压]。

（3）当滑片移到最右端时，气雾调节器R₂的阻值为605Ω，加湿器以最低气雾量工作，求此时电热丝R₁的电功率是多少瓦？24小时R₁消耗多少度电？（计算结果保留一位小数）

图甲是一种新型家用电器﹣电压力锅，图乙是某型号电压力锅工作电路简图，表中数据是其部分参数。其中R是主加热器，R₀是保压加热器。接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，开始加热。当锅内温度达到105℃．开关S自动与a、b断开，开始保压，此时锅内水温不变，且未沸腾。现将5kg初温为25℃的水加入电压锅中，接通电路使其正常运行30min，热量损耗不计，已知水的比热容为4.2×10³J/kg•℃）。求

额定电压（V）	220
主加热器额定功率（W）	880
保压加热器额定功率（W）	120
保压温度（℃）	105
最大盛水量（kg）	6

（1）电压力锅加热状态时主加热器R的电阻

（2）电压力锅多少min后开始保压？

（3）电压力锅在此30min内保压时所消耗的电能。

电阻温度计是由半导体材料制成的。如图甲是某半导体电阻R随温度变化的关系图象。根据这种半导体材料电阻的特性，小明和他的同学设计了一个电路（如图乙），可以测定某一环境的温度，使用的器材有：半导体电阻R、电源、电流表（0～100mA）、开关、定值电阻R₀（100Ω）、导线若干。

（1）定值电阻R₀在电路中的作用是什么？　 。

（2）当环境温度为10℃，电流表的读数为0.02A，求电源电压。

（3）当电流表的读数为0.04A时，求当时的环境温度。

（4）当环境温度为100℃时，半导体电阻R在100s内消耗的能量是多少？

爱好科学的小明同学找来了一种电热饮水机。如图：甲是饮水机的简化示意图，S是温控开关，当S、S₁都闭合时为加热状态，S断开、S₁闭合为保温状态。图乙是饮水机的铭牌参数。请你帮他求出：

（1）初温为20℃的一满箱水，用此饮水机将水加热到90℃需要吸收的热量是多少？[C_水＝4.2×10³J/（kg•℃）]

（2）电阻丝R₂的阻值多大？

（3）在正常加热状态工作下，加热5min需要消耗的电能是多少J？

如图甲是中国自主研制的首列永磁动力单轨列车，其亮点是列车可以小角度转弯，安装有高压细水雾灭火系统和制动发电装置。

（1）当列车转弯时，水平轮胎发生形变，起到导向和稳定作用。如图乙是轮胎与接触面的平面图，请在图乙中画出轮胎对接触面压力的示意图。

（2）当高压细水雾系统中水枪工作时，水对喷孔的压强p＝10MPa，水雾喷出的速度v≥10m/s，若喷孔的总面积S＝5×10^﹣5m²，则水枪的功率至少为多少瓦？（不计大气压强）

（3）列车制动减速的过程中，机械能转化为电能和内能。当列车在平直轨道上制动减速时，电能W₁与内能W₂之比为9：16，如图丙是机械能的变化量△W与速度变化量△v的关系图象。若列车从72km/h开始减速，转化的电能可供总功率为1000W的照明灯正当发光1h，则列车的速度将会减小到多少千米/时？

如图所示，电源电压保持不变，小灯泡L上标有"6V 3W"字样，电阻R ₁＝40Ω，电压表的量程为0～3V，当开关S ₁断开，S ₂、S ₃闭合时，灯泡L恰好正常发光。（不考虑温度对电阻的影响）

（1）求灯泡L正常工作时的电阻和电源电压。

（2）当闭合S ₁，断开S ₂、S ₃，且把滑动变阻器R ₂的滑片滑到最右端时，电流表的示数为0.1A，滑动变阻器的最大阻值为多大？

（3）当断开S ₁、S ₂，闭合S ₃时，在保证电路安全的条件下，灯泡L消耗的最小功率为多少？并求出此种情况下电路1min 消耗的电能。

图甲是某大型超市上行节能自动扶梯。图乙是其示意图，扶梯与水平面成30°角。扶梯空载（无人）时的速度为为0.13m/s，当有人即将步入扶梯时，扶梯通过光电传感器感知后即以0.65m/s的速度运行。现有一个体重为600N的人乘扶梯上楼。

（1）此人站在扶梯上，鞋与扶梯的接触面积为400cm ²，则人对扶梯的压强有大？

（2）若此人乘扶梯从A到B所用时间为20s，则扶梯克服人的重力做功的功率有多大？

（3）下表是节能自动扶梯与普通电梯的有关参数。与普通电梯比，节能自动扶梯一年（按360天计）要节约多少电能？

电梯类别	负载情况	平均功率（kW）	平均每天运行时间（h）
节能自动扶梯	负载（有人）	3.6	3
	空载（无人）	0.4	11
普通电梯	负载或空载	3.6	14

如图所示，一种小型手提式蒸汽挂烫机，它的铭牌如表所示。在水箱中加入20℃额定容量的水，额定电压下工作1分40秒，水箱中的水沸腾，产生的大量的高温蒸汽会从喷嘴喷出来。然后，连续使用10分钟，水箱中的水会烧干，温控开关自动断开，挂烫机就完成了一次工作。[标准大气压，水的密度为1.0×10³kg/m³，水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃）]

型号	ST2370
额定电压	220V
额定功率	800W
额定容量	200mL

（1）水箱中加入20℃额定容量的水，加热到沸腾，水吸收的热量是多少？

（2）额定电压下，水箱中加入20℃额定容量的水，挂烫机从给水加热到完成一次工作消耗的电能是多少？

（3）挂烫机在使用中应注意什么问题？请说出一条。

某课外活动小组在社会实践活动中获得：

（1）某工厂用电电压U＝380V，电流I＝500A，则该工程1h可消耗多少kW•h的电能？

（2）某水力发电站（如图甲）的部分信息：

①发电站供电功率P₁＝2×10⁶kW，而用户用电功率为P₂＝1.2×10⁶kW，出现了多余的电能被全部浪费掉的现象，若平均每天供电、用电时间均为5h，则平均每天浪费多少kW•h电能？

②该发电站经过改进，能回收原来每天浪费的全部电能，并经转化可再次发电，再次发电的电能与回收的电能之间的关系如图乙所示，如果6×10³kg的水从该电站上游落下可发电1kW•h，则改进后的发电站每天回收后再发电的电能相当于多少质量的水所发的电？

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。

位于龙沿的福建新龙马公司近期推出高性价比的新能源纯电动车，它充满电后纯电最高续航里程到达 $214\mathit{km}$ ，远越同级车。

若这种电车满载时总重 $G$ 为 $2.0\times {10}^{4}N$ ，正常匀速行驶时，电车受到的平均阻力 $f$ 为车重的0.02倍，当电车以 $10m/s$ 的速度正常匀速行驶 $200\mathit{km}$ 时，求：

（1）电车所做的功 $W$ 和功率 $P$ 。

（2）电车消耗的电能 $E$ 和效率 $\eta$ ；（已知：电车每行驶 $100\mathit{km}$ 耗电 $15\mathit{kW}·h)$ 。

（3）若电价按0.5元 $/\mathit{kW}·h$ 来计算，则行驶 $200\mathit{km}$ 需电费多少元？与之同样功能的燃油车每行驶 $200\mathit{km}$ 油耗为 $13.4L$ ，燃油价格按6.0元 $/L$ 计算，则同样行驶 $200\mathit{km}$ 需燃油费多少元？

在如图所示的电路中，电源电压为3伏保持不变，滑动变阻器R ₂标有"20欧 2安"字样。只闭合开关S ₁，电流表示数为0.3安。

①求电阻R ₁的阻值；

②求通电10秒钟，电流通过电阻R ₁所做的功W；

③闭合开关S ₂，移动滑动变阻器滑片P，使R ₁和R ₂消耗的总功率最小，求此最小总功率P _最小。

在如图所示的电路中，电源电压为12伏且保持不变，电阻 $R_1$ 的阻值为10欧，滑动变阻器 $R_2$ 上标有"1安"字样。闭合电键 $S$ ，电压表示数为5伏。

①求通过电阻 $R_1$ 的电流 $I_1$ 。

②求通电10秒钟后，电流通过电阻 $R_1$ 做的功 $W_1$ 。

③移动滑动变阻器滑片 $P$ 过程中，电源电压与电压表示数比值的最大为3，求电压表最大示数和最小示数的差值△ $U_1$ 。

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？

如图电路中，电源电压恒定，小灯泡L标有"6V 4.8W，电阻R ₁的阻值为10Ω，滑动变阻器R ₂标有"20Ω 0.5A"。当R ₂的滑片P置于最左端时，只闭合S ₁，灯泡正常发光。

（1）求小灯泡的额定电流；

（2）滑片P置于最左端，闭合S ₁、S ₂，求10s内电路消耗的总电能；

（3）滑片P置于最右端，只闭合S ₂，移动滑片P，使R ₂的电功率占电路总功率的比值最小，则R ₂的电功率多大？