初中物理电功与电能的计算计算题

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。

小王同学自制了一只“热得快”，这只“热得快”是用一根电阻为 $48.4\Omega$的电阻丝制成，将它接在 $220V$的家庭电路里使用。求：

（1）该“热得快” $5\mathit{min}$内产生的热量；

（2）为了安全。小王同学将一只工作指示灯与电阻串联使用，经测量电阻丝消耗的功率为原来功率的 $81\%$，求指示灯的电阻。

小明的爸爸在“淘宝”上购买了一款新型“电烤箱”（如图甲所示），其原理是利用热空气流加热食物。工作电路图如图乙，工作时，当电烤箱内温度高于预设温度时，温控开关自动断开，电热管停止加热，当电烤箱内温度低于预设温度时，温控开关自动闭合，电热管重新开始加热，循环工作保障箱内温度维持为预设温度。已知电风扇的功率为 $50W$，电热管的电阻 $R_0$为 $44\Omega$．求：

（1）正常工作时电热管的功率；

（2）用这个“电烤箱”在一次焙烤鸡翅的过程中，定时开关设定为15分钟，电热管正常循环工作时， $P-t$图象如图丙所示，本次烤鸡翅共消耗多少电能？

如图所示，某家用电器具有加热、保温的功能。用电器发热电阻 $R$的额定电压为 $220V$，额定功率为 $605W$．加热时，按下温控开关 $S$与 $a$、 $b$接触，此时红色指示灯亮；当达到一定温度时，温控开关 $S$自动跳接到 $c$，使用电器处于保温状态，此时绿色指示灯亮。红灯标有“ $6V1.5W$”、绿灯标有“ $12V3W$”的字样，用电器工作时两灯均正常发光（虚线框内为用电器的加热和保温装置）。请根据以上信息解答下列问题：

（1）电阻 $R_1$的作用。

（2）当用电器处于加热状态时，加热装置 $1\mathit{min}$消耗的电能。

（3）该用电器在保温状态时，保温装置的发热功率和电阻 $R_2$的阻值。

新型电饭锅在煮饭时采用“高温”和“低温”两种方式交替加热，其内部电路

如图所示， $R_1$和 $R_2$均为电热丝， $S_1$是温度自动控制开关，高、低温挡的额定功率见下表。煮饭时，闭合开关 $S$，电饭锅正常工作 $30\mathit{min}$消耗的电能为 $0.44\mathit{kW}·h$，求：

（1）煮饭时通过 $R_1$的电流。

（2）电热丝 $R_2$的电阻。

（3） $30\mathit{min}$内 $R_2$消耗的电能。

额定电压		$220V$
额定 功率	低温挡	$440W$
	高温挡	$1100W$

如图为某型号电动机的铭牌，求：

$**$牌电动机
型号	$\mathit{JT}-44$
额定电压	$220V$
额定功率	$44W$
线圈电阻	$100\Omega$
制造商： $****$

（1）此电动机的额定电流。

（2）此电动机正常工作 $10\mathit{min}$所消耗的电能和由此转化为的机械能。

如图所示电路中，电源电压为 $6V$，电阻 $R_1$、 $R_2$的阻值分别为 $12\Omega$和 $6\Omega$闭合开关 $S$，则：

（1）电流表的示数是多少？

（2）求电阻 $R_2$在 $1\mathit{min}$内消耗的电能；

（3）断开 $S$，将电阻 $R_2$拆下，再将最大阻值为 $30\Omega$的滑动变阻器 $R_3$接入剩余电路中，重新闭合 $S$，移动滑片，记录电流表示数如下表所示。

①表中有1个数据记录错误，该数据是　　；

②请根据表中数据判断 $R_1$与 $R_3$的连接方式并简述理由。

序号	1	2	3
电流（A）	0.12	0.25	0.40

在综合实践活动中，小峰设计了一种煮饭电路，如图甲所示，图中 $R_1$和 $R_2$均为电阻丝， $S_1$是自动控制开关，煮饭时，将该电路接入 $220V$电源，在 $30\mathit{min}$内，电路总功率随时间变化的图象如图乙所示，求：

（1） $0~5\mathit{min}$内通过 $R_1$的电流；

（2） $30\mathit{min}$内电路消耗的电能；

（3） $10~15\mathit{min}$内 $R_1$的电功率。

冬天，人们常用电热毯来取暖。如图所示，是某品牌电热毯的等效电路，有高温挡和低温挡，低温挡电功率为 $25W$，已知电阻 $R=484\Omega$．求：

（1）开关 $S$闭合时电热毯处于　　档；

（2）电热毯在低温挡下工作1小时所消耗的电能；

（3）电阻 $R_0$的阻值。

如图是某家用电热水器的简化电路图，温控开关 $S$可根据水温自动切换加热和保温两种状态， $R_1$、 $R_2$是发热电阻，热水器主要参数如下表。 $[$水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)]$

额定电压	$220V$	容积	$30L$
加热功率	$2000W$	保温功率	$800W$

（1）开关 $S$跳至　　触点位置时，热水器进入保温状态，水箱内装满水时，水的质量为　　 $\mathit{kg}$。

（2） $R_2$的阻值为多大？

（3）水箱中装满初温为 ${25}^{°}\text{C}$的水，加热使温度升高到 ${55}^{°}\text{C}$，水需要吸收多少热量？

（4）在上述加热状态下，热水器正常工作 $35\mathit{min}$需消耗多少电能？加热效率是多少？

如图，电源电压恒定，小灯泡 $L$标有“ $6V3W$”字样，定值电阻 $R_2$的阻值为 $10\Omega$， $R_1$为滑动变阻器，开关 $S_1$、 $S_2$都闭合时， $L$恰好正常发光，电流表示数为 $1.1A$．求：

（1）小灯泡正常发光时的电阻；

（2） $S_1$、 $S_2$都闭合时， $R_1$在 $10\mathit{min}$内消耗的电能；

（3） $S_1$、 $S_2$都断开，调节滑片使 $R_2$的电功率为 $R_1$电功率的2倍时， $R_2$的电功率。

如图（a）所示是 $\mathit{HG}2004$家用蒸汽电熨斗的示意图和铭牌，使用时储水器中的水滴入气室，加热的铁质底板使水迅速汽化变成蒸汽，从底板喷出。

额定电压	$220V$	功能	汽烫、干烫
额定频率	$50\mathit{Hz}$	蒸汽方式	滴下式
底板面积	$160c{m}^2$	质量	$1.6\mathit{kg}$
额定功率	$1100W$	放置方式	自立式

（1）求电熨斗正常工作时的电流。

（2）熨烫前（未加水），电熨斗自然平放在衣服上，求它对衣服的压强。

（3）汽熨前先预热，使底板的温度从 ${20}^{°}\text{C}$升高到 ${220}^{°}\text{C}$，温控开关自动断开。已知底板的质量为 $1\mathit{kg}$，铁的比热容为 $0.46\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，求预热过程底板吸收的热量。

（4）汽熨时，滴汽室的水汽化带走热量，当底板温度降到 ${190}^{°}\text{C}$时，温控开关自动闭合，当加热到 ${220}^{°}\text{C}$时又断开，如此反复，若蒸汽电熨斗按如图（b）所示的程序工作，熨一件衣服用时 $10\mathit{min}$。求共消耗的电能。

阅读短文，回答问题。

智能洁具

智能洁具（智能马桶、全自动洗碗机、智能浴缸等），具有温水洗净、暖风烘干、杀菌等功能，已进入百姓家庭。

某智能洁具为确保安全，插头带漏电保护装置，工作原理如图甲，连接洁具的火线与零线穿过环形铁芯，正常工作时，两线中的电流相等；若火线与零线中的电流不等，绕在铁芯上的线圈会产生电流，经放大后通过电磁铁吸起铁质开关 $S$切断电源。

这种洁具装有红外线感应装置，当人靠近时，感应装置自动升起洁具盖子；启动洗净功能，加热器将水快速加热至温控装置预设的温度，水泵喷水实施清洗，喷水杆采用纳米银（直径为纳米级的银单质）材料，杀菌效果好；清洗结束，暖风烘干机自动开启烘干功能。表一为该洁具的部分参数，表二为水泵的性能测试参数（表中流量指单位时间内水泵抽送水的体积；扬程指水泵能将水提升的高度）。

表一

额定电压	$220V$	清洗喷水量	$0.8L/\mathit{min}~1.2L/\mathit{min}$
烘干机额定功率	$180W$	加热器额定功率	$2100W$

表二

流量 $Q/(\times {10}^{-4}{m}^3\cdot s^{-1})$	0.5	0.6	0.8	1.0	1.2
扬程 $H/m$	1.25	1.80		5.00	7.20

（1）该智能洁具应选用　　线插头。当图甲电磁铁线圈中电流从 $a$流向 $b$时，电磁铁下端是　　极。

（2）下列说法正确的是　　。

$A$．红外线感应装置利用超声波进行工作

$B$．暖风烘干是靠增大面积来加快水的汽化

$C$．纳米银是银分子，喷水杆材料具有良好的导电性

$D$．漏电保护装置内的火线与零线短路时，开关 $S$不会被吸起

（3）洁具正常工作，按最大喷水量用设定为 ${38}^{°}\text{C}$的温水清洗，加热器的效率为　　 $\%$；清洗结束，暖风烘干机工作 $40s$，消耗的电能会使标有“ $3000\mathit{imp}/(\mathit{kW}\cdot h)$”的电能表指示灯闪烁　　次。 $[$水的比热容 $c=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{°}\text{C}\right)$，室温为 ${18}^{°}\text{C}]$

（4）分析表二数据可得，当该水泵的流量为 $0.8\times {10}^{-4}{m}^3/s$时，其扬程为　　 $m$；当水泵的流量为 $1.0\times {10}^{-4}{m}^3/s$时，输出的水达到对应的扬程，此过程中水泵克服水重力做功的功率 $P=$　　 $W$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（5）图乙为洁具的温控装置原理图。 $R_1$是滑动变阻器， $R_2$是热敏电阻，其阻值随温度升高而减小。当 $R_1$两端电压 $U_1$增大到一定值时，控制电路将切断加热电路实现对水温的控制。

①适当　　（填“增大”或“减小” $)$电源电压，可使控制水温的预设值升高；

②电源电压设定为 $10V$，当 $R_1$接入电路的阻值为 $6\Omega$时， $R_2$的电功率为 $4W$，此时加热电路恰好被切断。若预设的水温相对较高，则控制电压 $U_1$是　　 $V$。

如图是电饭锅工作原理的简化电路图，电饭锅有两档，分别是高温烧煮和低温焖饭， $S_1$为挡位自动控制开关， $R_0$和 $R$均为电热丝， $R_0$的阻值为 $1210\Omega$，该电饭锅铭牌技术参数如表所示（低温焖饭档额定功率模糊不清）。求：

某型号电饭锅
额定电压		$220V$
额定功率	高温烧煮	$840W$
	低温焖饭
电源频率		$50\mathit{Hz}$

（1）电饭锅高温烧煮 $0.5h$消耗的电能；

（2）电饭锅低温焖饭时的额定功率；

（3）电热丝 $R$的阻值。

2016年5月，中国首批“电电气”新能源公交汽车在常州使用。它既可以用充电桩充电，也可以用车辆顶部的太阳能电池板为车辆辅助充电，还可以使用天然气，当蓄电池电力储存不够时，就用燃气发动机为汽车提供动力，太阳能电池板每天能向着蓄电池充入 $10\mathit{kW}·h~20\mathit{kW}·h$的电能。已知蓄电池消耗的电能有 $90\%$转化为汽车前进所做的功，天然气完全燃烧时产生的内能有 $30\%$转化为汽车前进所做的功，天然气热值为 $4.5\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$，该车行驶时受到的阻力为 $3.6\times {10}^{3}N$。

（1）当车辆以 $72\mathit{km}/h$匀速行驶时，牵引力的功率为多少？

（2）太阳能电池板提供的电能每天最少能让汽车匀速行驶多少距离？

（3）若汽车使用太阳能电池板提供的电能，则每天最多可以节约天然气的质量为多少？