初中物理电功与电能的计算计算题

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。

吴丽设计了一个内有水箱的孵化箱。利用图甲所示电路，对水箱内的水加热。电路中 $R$是阻值恒为 $40\Omega$的发热电阻， $R_0$是阻值恒为 $160\Omega$的调控电阻； $S$为温控开关，当温度等于或低于 ${37}^{°}\text{C}$时闭合，温度等于或高于 ${42}^{°}\text{C}$时断开，使箱内温度维持在 ${37}^{°}\text{C}$到 ${42}^{°}\text{C}$之间；额定电压为 $220V$．请完成下列问题：

（1）在额定电压下，发热电阻 $R$工作的最大发热功率和最小发热功率各为多少瓦特？

（2）设计完成后，吴丽对孵化箱进行了工作测试。从孵化箱温度刚刚变为 ${42}^{°}\text{C}$开始计时，电路中的电流随时间变化的图象如图乙。

ⅰ．测试时的实际电压为多少伏特？

ⅱ．工作测试一个小时，电路消耗的电能为多少度？

ⅲ．已知水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$。假设升温过程中，发热电阻发出的热量全部被水吸收，不考虑热量散失，则测试时水箱内水的质量为多少千克？（本小问结果可用分数表示）

如图1是某品牌汽车指示灯的简易电路图，汽车驾驶室内仪表盘上装有左右转向仪表灯L₁，规格为“12V 3W”；车外的前后另装有左右转向的指示灯L₂，规格为“12V 9W”；电源电压为12V．当汽车左转弯时，转向灯开关拨到左侧．求：
（1）转向仪表灯L₁正常发光时，通过L₁的电流；
（2）一个转向指示灯L₂的电阻；
（3）该汽车左转弯时，L₁、L₂正常发光10s．则电路中电流做的功是多少？
（4）如果汽车转向电路设计成如图2所示的电路，电路存在哪些弊端？

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，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。

为缓解城市公交运输压力，我校综合实践活动小组针对我市淮海路交通拥挤现象，设计电力机车专用道。同学们收集到电力机车和公交汽车在某段运行区间内的相关数据如下：

××型号电力机车	电力机车 功率10^6W	平均速度 60 km／h	牵引力 5×10^3N	额定载客量80人
××型号公交汽车	燃油热值 4×10^7 J／kg	平均速度 15 km／h	牵引力 3000 N	额定载客量40人

（1）甲、乙两车站相距2.1 km，电力机车运行需要多长时间？消耗多少电能？
（2）公交汽车每千米消耗燃油0.4 kg，行驶2.1 km路程所消耗的燃油完全燃烧放出多少热量？公交汽车的效率是多少？
（3）根据题中获得的信息，从物理学角度谈一谈电力机车作为交通工具的优点。（写出一条即可）

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？

在如图所示的电路中，电源电压U＝6V，小灯泡L标有“4V 1.6W”的字样（电源电压和小灯泡的阻值均保持不变），R₁为定值电阻，滑动变阻器标有“20Ω 1A”的字样，电流表A的量程为0～0.6A。求：

（1）小灯泡L的电阻R_L；

（2）当开关S₁闭合S₂断开时，电压表的示数为4V，R₁工作5分钟消耗的电能；

（3）当开关S₁断开S₂闭合时，在电路安全的情况下，小灯泡电功率的变化范围。

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？

小明的妈妈为了改善早餐的营养，买了一台全自动豆浆机，如甲图A所示。甲图B所示是豆浆机的主要结构：中间部位是一个带动刀头的电动机，用来将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，负责对液体加热煮沸。下表是这个豆浆机的主要技术参数；下图乙所示是豆浆机正常工作做一次豆浆的过程中电热管和电动机交替工作的“P－t”图像。

型　号	SYL－624
额定电压	220V
额定频率	50Hz
电机功率	120W
加热功率	1210W
容量	1000mL

                                                                                        

请解答下列问题：                                                                                                                                                         
（1）豆浆机正常工作时的最大电流是多大？                                                                  
（2）豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能是多少？                                                 
（3）在一次豆浆机工作的时候，小明将家里的其它用电器都关闭，他观察到豆浆机的电热管工作时，家里标有“1200r/kW·h”字样的电能表转盘在1min内转过了20转。此时电路的实际电压是多大？

下表是某品牌电热水壶的主要技术参数：

额定电压	220V
额定功率	1210W
容   量	2 L

 
（1）电热水壶正常工作时，将热水壶中2L水从20℃加热到100℃，需用时12min，求此加热过程中：①水吸收的热量？②电热水壶的加热效率？
（2）该电热壶只有一个发热电阻R，请你利用一个定值电阻R₀、一个开关S对该电热壶进行改装，使它还具备保温功能，在虚线框内画出改装后的电路图。
（3）要使电热壶保温时发热电阻R的功率为额定功率的1/9，R₀的阻值应为多大？（忽略电阻受温度影响）

 

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？

某同学为学校草坪设计了一个自动注水喷淋系统，其电路设计如图甲，控制电路电源电压 $U_1=12$伏， $R_0$为定值电阻， $R_p$为压敏电阻，电磁铁线圈电阻忽略不计，压敏电阻 $R_P$放置于水箱底部（如图乙），其阻值与压力有关，阻值随水位变化关系如表，工作电路包括注水系统和喷淋系统，其电源电压 $U_2=220$伏。圆柱体水箱底面 $S=0.4$米 ${}^2$，当水箱内的水位上升到2米时，通过电磁铁线圈的电流 $I_{水}=0.1$安，衔铁恰好被吸下，注水系统停止工作，此时电流表示数 $I_1=1$安，当水位下降到1米时，衔铁恰好被拉起，注水系统开始给水箱注水，此时电流表示数 $I_2=2$安。

水位（米 $)$	0.25	0.50	0.75	1.00	1.25	1.50	1.75	2.00	2.25
压敏电阻 $R_p$的阻值（欧 $)$	300	200	125	90	70	65	62	60	59

（1）当水箱内水位达到2米时，控制电路中压敏电阻 $R_p$的功率为　　瓦。

（2）当水箱内水位下降到1米时，通电电磁铁线圈的电流 $I_b$为多少安？

（3）已知喷淋系统一直给草坪喷水，每秒钟喷水恒为0.001米 ${}^3$，注水系统工作时，每秒钟给水箱注水恒为0.005米 ${}^3$，求相邻两次开始给水箱注水的这段时间内，工作电路消耗的电能。

小波班上有一台饮水机，它的铭牌如右表，工作电路如图所示，S₀是温控开关，可以自动控制饮水机的加热或保温状态.问：

⑴当热水箱中盛满水时，水的质量是多少？
⑵在加热状态下，饮水机正常工作20min可以将满箱的水从20℃加热到100℃，则在此过程中：
①通过饮水机的电流是多少？饮水机消耗的电能是多少?
②水吸收的热量是多少? [c_水=4.2×10³J/（kg·℃）]
③饮水机的效率是多少？
⑶R₂的阻值是多少?