初中物理电功与电能的计算计算题

如图1所示，是某家用电热水壶内部的电路简化结构图，其中 $R_1$、 $R_2$为阻值相同的电热丝，有甲、乙、丙、丁四种不同的连接方式，该电热水壶加热有高温、中温、低温三档，中温挡的额定功率为 $500W$，求

（1）电热水壶调至中温挡正常加热，将 $2\mathit{kg}$温度为 ${30}^{°}\text{C}$的水烧开（标准大气压下）需要 $20\mathit{min}$，水所吸收的热量及电热水壶的效率；

（2）电热水壶高温挡的额定功率；

（3）若某次电热水壶用高温挡加热 $0.1h$，耗电 $0.09\mathit{kW}·h$，通过计算判断此时电热水壶是否正常工作。

如图所示，是某型号的爆米花机的电路图，该爆米花机具有制作和保温功能。只闭合开关 $S_1$时， $R_1$加热，电动机搅拌，开始制作爆米花；只闭合开关 $S_2$时， $R_2$保温，防止爆米花变凉；爆米花机的铭牌如表所示。 $\left[c_{\mathit{玉米}}=1.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{Kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

额定电压	$220V$
加热功率	$200W$
保温功率	$22W$
电动机功率	$40W$

（1）将 $100g$、 ${20}^{°}\text{C}$的玉米加热到 ${300}^{°}\text{C}$成为爆米花时，求玉米粒需要吸收的热量；

（2）电阻 $R_1$发热，把 $100g$、 ${20}^{°}\text{C}$的玉米粒加热成为爆米花，需要用时 $5\mathit{min}$，求 $R_1$的加热效率。

（3）求保温电阻 $R_2$的阻值。

如表所示为某电烤箱的铭牌，高温挡额定功率模糊不清。如图虚线内所示是电烤箱内部的简化电路图。 $R_1$和 $R_2$均为电热丝， $R_2=72.6\Omega$．电烤箱开关接1时是低温挡，接2时是高温挡。求：

（1）电烤箱在低温挡正常工作 $10\mathit{min}$电流做的功；

（2） $R_1$的阻值；

（3）在某用电高峰期，若家庭电路中只有电烤箱在高温挡工作，发现标有“ $3000\mathit{imp}/\mathit{kW}·h$”的电能表的指示灯闪烁81次共用时 $2\mathit{min}$，求此时家庭电路两端的实际电压。

$\times \times$牌电烤箱
额定电压		$220V$
额定功率	高温挡	$\times \times \times W$
	低温挡	$400W$

小亮家新装了一台智能电热马桶盖，如图甲所示，他查阅使用说明书发现便座加热电路有高、中、低三档并可手动调节，其额定电压为 $220V$，低温挡、中温挡的额定功率为 $22W$和 $44W$。利用所学的电学知识他设计了一个等效电路图，如图乙所示，用两定值电阻 $R_1$和 $R_2$表示两电热丝，单刀双掷开关 $S_2$可接 $a$或 $b$。当它接入家庭电路中正常工作时：

（1）低温挡加热的电流多大？

（2）中温挡加热 $5h$，消耗多少度电？

（3）高温挡加热的额定功率是多少瓦？

冬天打出来的果汁太凉，不宜直接饮用。如图所示，是小丽制作的“能加热的榨汁杯”及其内部电路简化结构示意图，该榨汁杯的部分参数如表所示。求：

榨汁杯部分参数表
额定电压	$220V$
加热功率	$300W$
保温功率	$80W$
榨汁功率	$66W$
容量	$300\mathit{mL}$

（1）仅榨汁时的正常工作电流；

（2） $R_2$的阻值；

（3）已知该榨汁杯正常工作时的加热效率为 $90\%$，给杯子盛满果汁并加热，使其温度升高 ${30}^{°}\text{C}$，需要加热多长时间。 $[c_{\mathit{果汁}}=4\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， ${\rho }_{\mathit{果汁}}=1.2\times {10}^3\mathit{kg}/m^3]$

火锅是人们比较喜欢的一种饮食方式，如图为小明家使用的一款电火锅工作电路的原理图。它有高、中、低三个加热挡位，旋钮开关可以分别置于“0和1“、“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱。正常工作时，低温挡功率为高温挡功率的 $\frac{1}{5}$， $R_1$为 $242\Omega$， $R_2$为 $60.5\Omega$．（忽略温度对电阻的影响）

（1）请指出开关置于什么接线柱时，火锅处于低温挡？

（2） $R_3$的阻值是多少欧姆？电火锅处于低温挡正常工作时，在1分钟内产生的热量是多少焦耳？

（3）小明关闭家中的其他用电器，只让电火锅独立工作，用高温挡加热汤液2分钟，电能表的表盘转了81转。请通过计算判断此时电火锅是否正常工作？ $[$电能表的铭牌上标有 $3000r/(\mathit{kW}·h)]$

小杜家有一台浮管式水力发电机，它可以利用流水资源实现24小时全天候发电。图甲是发电机在流水中的工作示意图，在水深 $1m$、水面宽 $1m$、横截面为矩形的沟渠中发电机的输出功率和水流速度的关系如图乙所示。求：

（1）当水流速度为 $1.5m/s$时， $24h$可以发电多少千瓦时？

（2）发电机对家里“ $220V800W$”的电饭锅供电，实测家中电压约为额定电压的0.9倍，电饭锅煮饭时的实际功率约为多少瓦？

（3）水力发电利用了大量流水资源，当水流速度为 $1.5m/s$时， $1h$通过沟渠横截面的水是多少吨？

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。

某种荧光台灯铭牌上标有“额定功率 $11W$，额定电流 $0.05A$”的字样。当台灯正常发光时，求：

（1）台灯两端的电压；

（2） $10s$内台灯消耗的电能。

如图1所示，是小姬妈妈为宝宝准备的暖奶器及其内部电路的结构示意图和铭牌。暖奶器具有加热、保温双重功能，当双触点开关连接触点1和2时为关闭状态，连接触点2和3时为保温状态，连接触点3和4时为加热状态。（温馨提示：最适合宝宝饮用的牛奶温度为 ${40}^{°}\text{C})$

（1）求电阻 $R_2$的阻值；

（2）把 $400g$牛奶从 ${20}^{°}\text{C}$加热到 ${40}^{°}\text{C}$，求牛奶所吸收的热量。 $\left[c_{\mathit{牛奶}}=4.0\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

（3）如图2所示，是暖奶器正常加热和保温过程中温度随时间变化的图象，求暖奶器在加热过程中的热效率。（结果保留到小数点后一位）

某校为改善学生生活条件，给学生宿舍安装了100台某品牌速热式电热水器，该电热水器铭牌标明：加热功率 $4400W$ ，保温功率 $100W$ ，水箱容积 $25L$ ；内部结构如图甲所示， $R_1$ 、 $R_2$ 是水箱中加热盘内的电热丝。水箱放满水后闭合开关 $S_1$ 开始加热，当水温升高到 ${40}^{°}\text{C}$ 时，温控开关 $S_2$ 自动切换到保温状态。同学们为弄清楚该电热水器性能，做了以下探究，请你帮助完成：

（1） $R_2$ 的阻值多大？

（2）如果每台每天平均保温 $20h$ ，这100台电热水器在额定电压下每天因保温要浪费多少 $\mathit{kW}\cdot h$ 的电能？

（3）善于观察的张林发现，当他们寝室只有热水器工作时，将一箱冷水加热 $1\mathit{min}$ ，热水器显示屏显示水温由 ${20}^{°}\text{C}$ 上升到 ${22}^{°}\text{C}$ ，同时本寝室的电能表（如图乙）指示灯闪烁了80次，则该电热水器的效率多大？ $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$ ，不考虑电阻随温度变化）

如图甲所示电路中，定值电阻 $R$的阻值为 $20\Omega$，电源电压保持不变。闭合开关 $S$后，整个电路正常工作，两电流表的表盘均如图乙所示。求：

（1）通过灯泡 $L$的电流是多少安？

（2）电源两端的电压是多少伏？

（3）灯泡 $L$消耗的电功率是多少瓦？

（4）整个电路工作 $10s$消耗了多少焦的电能？

小华将滑动变阻器和小灯泡串联组成了如图甲所示的调光电路，其电源电压为 $6V$，灯泡的额定电压为 $2.5V$．调节滑动变阻器的滑片，从 $a$端开始向 $b$端移动到某一位置的过程中，测出了多组电流和电压值，并绘制了如图乙所示的图象。求：

（1）滑动变阻器的最大阻值；

（2）小灯泡的额定功率；

（3）小灯泡正常发光 $10\mathit{min}$所消耗的电能；

（4）小华手边还有一只额定电压为 $1.5V$，正常工作时电阻为 $7.5\Omega$的灯泡，若将此灯泡替代甲图中的灯泡，请你通过计算说明该灯泡能否在这个电路中正常发光。

如图所示，是某家用电热煮茶器的简化电路图。 $R_1$和 $R_2$均为电热丝， $S$为单刀双掷开关。 $R_1$的阻值是 $88\Omega$， $R_2$的阻值是 $352\Omega$，电源电压是 $220V$．开关 $S$接“1”时，为加热状态；开关 $S$接“2”时，为保温状态。试求：

（1）加热状态时，电路中的电流是多少？

（2）加热状态时，通电 $5\mathit{min}$电流做功是多少？

（3）保温状态时，电路消耗的总功率是多少？

如图所示，将标有“ $2.5V0.625W$”字样的小灯泡接入电源电压 $4.5V$（电压保持不变）电路中，为调节灯泡亮度，在电路中串联一个滑动变阻器，两个电压表的量程都是 $3V$。

（1）移动滑动变阻器滑片，使小灯泡正常发光，灯泡正常发光时的电阻是多大？

（2）在小灯泡正常发光的情况下，通电5分钟，滑动变阻器消耗的电能是多少？

（3）为保证两个电压表两端的电压不超过 $3V$，小灯泡两端的电压不超过额定电压的情况下，滑动变阻器允许的取值范围是多少？（假定灯丝电阻保持不变）