初中物理电功与电能的计算计算题

如表中所示为多功能电饭煲的部分技术数据，电饭煲的电路主要由三根电热丝和一个智能开关构成，简化后电路如图所示．将电饭煲接入220V的家庭电路中，进行了如下探究：

额定电压	220V	温功率400W
额定频率	50Hz	高温功率2200W
额定容积	4.0L	保温功率100W

（1）电阻R₁的阻值；
（2）当电饭煲处于“保温”状态时，R₃的实际功率为多少？（计算结果保留两位小数）

如图所示，L是“12V 6W”的小灯泡R₁是定值定值．R₂是最大阻值为24Ω的滑动变阻器，电源电压和灯泡电阻均不变．

（1）求小灯泡的阻值；
（2）闭合开关S、S₁，滑片P在a端时，小灯泡恰能正常发光，且电流表示数为0.9A，求R₁的阻值；
（3）闭合开关S，断开开关S₁，求滑片P在中点时通电1分钟，灯泡消耗的电能．

某种型号的电热饮水机如图甲所示。图乙是它的电路原理图，其中电热丝R₁与R₂的阻值不变。温控开关S可以根据热水箱中水的温度，自动控制饮水机处于加热状态或是保温状态。下表是这台电热饮水机的铭牌。请画出相关电路状态的等效电路图，并求：

⑴在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流；
⑵饮水机在加热状态下正常工作15min所消耗的电能为多少度；
⑶电热丝R₁、R₂的电阻值。

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　　。

如下图是某型号电热水器的电路原理图。R₁、R₂为电热丝，将开关S依次置于ab、bc、cd位置时，电热水器分别处于断电、保温、加热状态。已知该电热水器的保温功率为1.1 kW，R₂＝8.8 。各种橡胶绝缘铜芯导线在常温下安全载流量（长时间通电时的最大安全电流）如下表：

导线规格
导线横截面积S/mm^2	2.5	4	6	10
安全载流量I/A	28	37	47	68

（1）求电热丝R₁的阻值；
（2）从用电安全角度考虑，安装该电热水器时，至少应选择上表中横截面积为多大的铜芯导线，请通过计算说明；
（3）在加热状态下，电热水器正常工作10 min所产生的热量相当于完全燃烧多少立方米煤气所放出的热量。（假设电热水器正常工作时把电能全部转化为热能）（煤气的热值约为4.0×10⁷ J／m³）

如图所示，某品牌电热水壶的铭牌上标着如下表所示的数据，求：

额定电压	220V
热水壶容量	1.5L
加热时功率	2000W
频率	50Hz

(1)该电热水壶正常工作时的电阻；
(2)电热水壶正常工作时加热一壶水需要4.5 min，加热这壶水时消耗了多少电能？
(3)如果在用电高峰期用电热水壶烧水，电压只有198V，这时电热水壶发热时的实际功率。

如图，电源电压为6V，电阻R₀=10Ω，电流表量程为0～0. 6A，电压表量程为0～3V，滑动变阻器R上标有“20Ω  0.5A”字样。求：

(1)当电路中电流最小时，1min内电流通过电阻R₀做的功。
(2)为了保证电路安全，滑动变阻器R接人电路的最小阻值。

如图甲为某型号豆浆机示意图，将黄豆和清水放入杯体，经过如图乙“三次加热、二次打浆”的工序，可制作可口的豆浆。

（1）若豆浆机“加热”时功率为1000瓦，“打浆”时功率为200瓦。则按图乙工序完成一次豆浆制作，需消耗多少电能？

（2）为了防止豆浆过少导致“干烧”和豆浆过多导致“溢浆”，小明设计了如图丙所示的电路， $L_a$、 $L_b$是两个完全相同的电磁铁， $R_a$和 $R_b$分别是安装在“防溢浆”水位和“防干烧”水位下方的压敏电阻，其阻值随压力的增大而减小。只有当豆浆液面处在“防干烧”和“防溢浆”水位之间时，电热丝才能工作。（假设电磁铁对衔铁的吸引力不会随距离的改变而改变，不考虑衔铁的弹力和重力）

①当液面高度为 $h_0$时，闭合电路中的开关 $S$，电磁铁 $L_a$吸住衔铁，此时压敏电阻的阻值分别为 $R_a\text{'}$和 $R_b\text{'}$，请比较两者的大小关系：　 $R_a\text{'}<R_b\text{'}$　。

②已知压敏电阻 $R_a$的阻值随液面高度 $h$的变化曲线如图丁所示，请结合 $R_a$的变化曲线画出压敏电阻 $R_b$的阻值随液面高度 $h$变化的大致曲线，并在图中横坐标上标出“防干烧”水位 $h_1$和“防溢浆”水位 $h_2$。

图是模拟调光灯的电路图。电源电压恒为6V，小灯泡L的额定功率是6W，滑动变阻器R的最大电阻是20Ω。灯丝的电阻随温度的变化而变化。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P位于a端时，小灯泡正常发光。试求：

（1）小灯泡正常发光时的电流是多少？
（2）当滑支变阻器连入电路的电阻是5Ω时，电路中的电流是0.6A，此时小灯泡的电阻是多少？
（3）当滑动变阻器的滑片P位于b端时，电压表的示数是1V，通电1min，电流通过滑动变阻器做的功是多少？

如图是电源电压恒为220V的电热烘干箱的基本电路图，S是双掷开关，R₁是发热电阻，定值电阻R₂为110Ω，当S接“2”时，R₁的电功率是110W，试求：

（1）R₁的阻值；
（2）当S接“1”时，电路中的电流时是多少？
（3）当S接“2”时，通电15分钟，R₁消耗的电能是多少？

为响应宁波市政府提出的“创建海绵型城市”的号召，小科设计了如图所示的市政自动排水装置模型，控制电路由电压为 $12V$、最大容量为 $100\mathit{Ah}$的蓄电池供电，蓄电池用“发电玻璃”制成的太阳能电板充电。 $R_0$为定值电阻， $R$为压敏电阻，压敏电阻通过杠杆 $\mathit{ABO}$与圆柱形浮体相连， $\mathit{AB}:\mathit{BO}=4:1$，压敏电阻的阻值随压力变化的关系如下表。（压板、杠杆和硬质连杆的质量及电磁铁线圈电阻忽略不计，所用绿灯、红灯及排水泵的额定电压均为 $220V)$

压敏电阻受到的压力 $F/N$	60	120	180	240	300	360	420	480	$\dots$
压敏电阻 $R$阻值 $/\Omega$	500	360	260	180	120	80	65	55	$\dots$

（1）当水位在安全位置以下时绿灯亮，排水泵不工作；当水位达到安全位置上限时红灯亮，同时排水泵正常工作。请按要求完成图中工作电路的连接。

（2）“发电玻璃”光电转化率接近 $18\%$．要求在 $5h$内对控制电路的蓄电池充满电，则选用的“发电玻璃”面积至少为　　 $m^2$．（太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率按 $1000W$计算，计算结果精确到 $0.1m^2)$

（3）按照设计要求，当水位上升到浮体刚好全部浸入水中时，压敏电阻受到压力为 $360N$，通过电磁铁线圈的电流为 $100\mathit{mA}$，排水泵启动；当水位回落到浮体只有 $\frac{2}{5}$体积浸入水中时，硬质杠杆 $\mathit{ABO}$仍处于水平位置，线圈中电流为 $30\mathit{mA}$，排水泵停止工作，则小科应选择重力为多大的浮体？

（4）在实际调试过程中，小科发现水位已达到安全位置上限，但排水装置还未启动。如果在其他条件保持不变的前提下，要使排水装置符合设计要求，应该将与压敏电阻相连的压板向　　（填“左”或“右“ $)$移动。

如图所示，灯L标有“6V 3.6W”字样，电源电压保持不变，闭合开关S，电流表示数为0.1A，灯实际功率为0.9W（灯丝电阻不随温度变化）。求：

（1）定值电阻R₀的阻值；
（2）电路的总功率；
（3）通电1min灯L消耗的电能。

在如图甲所示的电路中， $R_0$为定值电阻， $R$为滑动变阻器，电源电压不变，闭合开关 $S$后，调节滑片 $P$从 $a$端移动到 $b$端过程中，电流表示数 $I$与电压表示数 $U$的变化关系如图乙所示。

求：

（1）电路中电流最小时， $1\mathit{min}$内电流通过电阻 $R$做的功；

（2）电源电压和定值电阻 $R_0$；

（3）若电压表量程为 $0~15V$，电流表量程为 $0~3A$，为保证电表正常工作，定值电阻 $R_0$消耗的功率范围。

随着全球汽车保有量的急剧增加，燃油汽车尾气排放带来的环境问题也日趋严峻，为汽车寻找合适新能源成为了各汽车企业重点研究课题。 $\mathit{Mirai}$是某品牌汽车企业首款量产的新型氢燃料电池车，它不是利用氢气燃烧获取能量，而是利用氢气和氧气化学反应过程中电子转移形成电流获得电能，

$\mathit{Mirai}$燃料电池部分参数
燃料电池堆栈	主要材料	固体高分子薄膜
	最大功率	114千瓦
	体积功率密度	3.1千瓦 $/$升
升压器	最大电压	650伏

请回答

（1） $\mathit{Mirai}$在环保方面最大的优点是　　（写一点即可）；

（2）新型氢燃料电池原理示意图中“ $X$”所代表微粒的符号是　　。

（3） $\mathit{Mirai}$的燃料电池堆栈的体积约为　　升（保留两位小数点）

（4）燃料电池以最大功率工作10秒钟，总共输出多少电能？

随着全球汽车保有量的急剧增加，燃油汽车尾气排放带来的环境问题也日趋严峻，为汽车寻找合适新能源成为了各汽车企业重点研究课题。 $\mathit{Mirai}$是某品牌汽车企业首款量产的新型氢燃料电池车，它不是利用氢气燃烧获取能量，而是利用氢气和氧气化学反应过程中电子转移形成电流获得电能，

$\mathit{Mirai}$燃料电池部分参数
燃料电池堆栈	主要材料	固体高分子薄膜
	最大功率	114千瓦
	体积功率密度	3.1千瓦 $/$升
升压器	最大电压	650伏

请回答

（1） $\mathit{Mirai}$在环保方面最大的优点是　　（写一点即可）；

（2）新型氢燃料电池原理示意图中“ $X$”所代表微粒的符号是　　。

（3） $\mathit{Mirai}$的燃料电池堆栈的体积约为　　升（保留两位小数点）

（4）燃料电池以最大功率工作10秒钟，总共输出多少电能？