初中物理电功与电能的计算实验题

某中学物理课外兴趣小组同学想探究当导体两端电压一定时，通过导体的电流随导体电阻变化的规律。通过实验得到了如图所示图像。根据图像可知：

（1）当导体两端电压一定时，导体的电阻越大，通过导体的电流      。（选填“越大”或“越小”）
（2）当导体电阻为20Ω时，该导体在100s内消耗的电能为       J。

星期天，小明根据课本中有关“综合实践活动”的要求与提示，对家用电器进行相关观察和研究. 他以一只电热水壶为观察、研究对象，有关记录如下表：

观察对象	有关活动与相关记录
观察电热水壶铭牌	额定电压：220V       额定功率：1kW
观察电能表铭牌	有关参数：220V  10（40）A  50Hz  300r/kW•h
在电热水壶烧水时观察电能表	关闭家里其他用电器，只将电热水壶接入电路烧水. 观察电能表，表盘在2min内转过了9r.

请你就小明在活动中获得的有关资料，求解或提出有关问题。
（1）若不考虑温度对电热水壶中电热丝电阻的影响，求电热丝的电阻值
(2) 在电热水壶烧水过程中，根据电能表表盘的转动情况，求2min内电热水壶消耗的电能和电热水壶的功率。
(3) 实际小明用此电热水壶使2㎏的水的温度从20℃升至100℃，用时15min,求水需要吸收的热量和电热壶的效率。（C_水＝4.2×10³J／（㎏·℃））.

在图甲所示的电路中，电源电压为6伏且保持不变，滑动变阻器R₁标有“100Ω 2A”字样。闭合开关S后，电流表A₁和A₂的示数分别如图乙所示。求：

（1）电阻R₂的阻值。 
（2）通电10秒钟，电流通过电阻R₂所做的功W₂。
（3）重新移动滑动变阻器R₁的滑片P，使两个电流表指针偏离零刻度的角度恰好相同，求此时变阻器R₁消耗的功率P₁。

电动自行车是倍受人们青睐的一种交通工具，如图所示。其主要结构就是在原来的普通自行车的基础上，增加了电动机及供电、传动设备，它可以电动骑行，亦可以脚踏骑行。电动骑行时，蓄电池为车上的电动机供电，电动机为车提供动力；脚踏骑行时，与普通白行车相同。

下表是某型号电动白行车主要技术参数。

整车	整车质量	40kg
最高车速	≤30km/h
最大噪声	≤62dB
蓄电池	电压	48V
容量	12A·h
电动机	额定电压	48V
额定功率	240W

(1) 当一个质量为50kg的初三学生骑着电动自行车在平直的公路上匀速行驶时，轮胎与地面的总接触面积为40cm²，此时路面受到的压强为多大?（g=10N/kg）
(2 )电动自行车以额定功率行驶时通过电动机线圈的电流是多大?
(3) 在蓄电池充足电后为电动机供电的过程中，当把储存能量的80％提供给电动机后就应进行充电。若电动机工作时将电能转化为对自行车输出机械能的效率为75％，电动自行车在平直的公路上匀速行驶时受到的阻力为30N，则蓄电池充一次电最多能完全依靠储存的电能连续行驶多远? 

氢气是有巨大发展前景的绿色能源。有人设想用电解水的方法制取氢气,作为开发氢能源的一种途径，并做了如下实验，让我们来考察实验结果，看这样做是否可行。
（1）实验表明在电压为220V、电流为2A的条件下，通电20min可以电解9g的水，求电解这些水所消耗的电能？
（2）已知氢气热值为2×10⁸J／kg,若使电解9g水所产生的氢气完全燃烧，（注意水在通电的条件下可以产生氢气和氧气，切记、切记）则氢气完全燃烧能产生多少热量？
（3）根据以上计算结果分析，用这种电解水的方法开发氢能源是否可行，并说明理由。

在下图（a）所示的电路中，电源电压为6伏且保持不变，滑动变阻器R1标有“100Ω 2A”字样。闭合电键S后，电流表A1和A2的示数分别如下图（b）所示。求：

（1）电阻R2的阻值。
（2）通电10秒钟，电流通过电阻R2所做的功W2。
（3）在移动变阻器R1的滑片P时，是否存在使两个电流表指标偏离零刻度的角度恰好相同的情况？如果存在，请求出此时变阻器R1消耗的功率P1；如果不存在，请说明理由。

(8分)小明根据课本中有关“综合实践活动”的要求与提示，对家用电器进行相关观察和研究. 以一只电热水壶为观察、研究对象，有关记录如下表：

观察对象	有关活动与相关记录
观察电热水壶铭牌	额定电压：220V      额定功率：1kW
观察电能表铭牌	0 3 8 9 6 有关参数：220V  10（40）A  50Hz  3200imp/kW•h
在电热水壶烧水时观察电能表	关闭家里其他用电器，只将电热水壶接入电路烧水. 观察电能表，在4min内耗电指示灯闪烁了192次.

请你就小明在活动中获得的有关资料，求解或回答有关问题。
（1）根据电能表指示灯的闪烁情况，求电热水壶的实际功率。
（2）在上述情况下，使用电水壶烧水2h后，电能表的示数为（写出计算过程并在图上填上电能表示数）。
 
（3）小明经几次使用后发现，晚饭后烧开一壶水比早晨烧开一壶水时间要长一些，你认为主要原因是__________________________________；
小明还发现烧水一段时间后，插头处特别热，这又是由于                引起的。

电冰箱已经是普遍使用的家用电器。
（1）图（13）所示是电冰箱的三角插头和插座。插头上标有字母    的导线要和冰箱的金属外壳相连；冰箱正常工作时插头上标有字母L、N的两脚间的电压是      V。
（2）某冰箱的输入总功率为200W，如果该冰箱压缩机每天工作8h，那么每天的耗电量是      度。请你说出一条使用冰箱时节约用电的具体措施：                       。　　　　　　　　　　　　　　　　　图（13）
（3）将温度25℃、750mL的一瓶矿泉水放入冰箱冷藏室，温度降到5℃时，瓶内矿泉水放出的热量是           J[水的比热容为 4.2×10³J·(Kg·℃)^-1]
（4）夏天打开冰箱门时,在冰箱门附近常常出现“白气”，形成“白气”的物态变化过程是  　 ，这一过程       热量（选填“吸收”或“放出”）。冰箱冷冻室箱壁上会结一层厚厚的霜，形成霜的物态变化过程是         。
（5）冰箱工作时虽然能够把冰箱内的内能从低温转移到高温环境，但这一过程是要消耗电能的。这说明能量转移和转化是有            性的。
（6）现代冰箱使用的是R134a、环丙烷等新式制冷剂，他不会对地球大气层上部的                造成破坏，从而可以阻止阳光中过多的           到达地面，避免地球生态环境的进一步恶化。

(6分)发光二极管(LED)具有高亮度、低能耗等优点，将在我市推广使用．如图甲所示是LED的实物图和元件符号．把一个额定电压为3V的LED接入电源电压恒为4．5V的电路，如图乙所示．

(1)闭合开关S，LED发光；断开S，改变电源的正负极后闭合S，LED却不发光，可见，LED具有_________(填“单向”或“双向”)导电性；
(2)移动滑片P，测得电流表与电压表的示数变化关系如图丙所示．当该LED正常工作时，消耗的电功率和此时变阻器R′接入电路的阻值分别是多少?(要写出必要的公式和过程)

阅读短文，回答问题。
现在很多马路上都应用LED灯作路灯，这种LED灯是通过光电转换来供电的。右图是某路灯利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的原理示意图。其中，R是光敏电阻，此光敏电阻的阻值R、流过线圈的电流I与光照度E(单位勒克斯，符号lx)之间的实验数据如下表所示：

光照度E/lx	5	10	15	20	25	30
光敏电阻R/Ω	60	30	20	15	12	10
线圈中电流I/m A	21.4	27.3	30.0	31.6	32.6	33.3

 
（1）由表格中数据可知，光敏电阻的阻值R随光照度E的增强而          。
（2）白天，当线圈A中的电流I≧30.0mA时，动触点D与静触点G、H接触。太阳能电池板将        能转化为       能，这种能量通过再次转化储存在大容量蓄电池内。傍晚，当光照度小于     lx(勒克斯)时，动触点D与静触点E、F接触，蓄电池给路灯供电，路灯开始工作，此时将         能转化为       能。
(3)一只功率为6W的LED灯，其发光亮度相当于30W的日光灯。某间教室有24 盏30W的日光灯，每天平均使用2 h，如果能用6W的LED灯进行照明，则一个月(按 30天计算)可节约多少kW·h的电能？
(4)(1分)大面积使用 LED路灯是当前照明发展的方向。但目前有人反映LED路灯亮度不够，请你提出一条能提高亮度的合理化的建议：　　　　　　　　　　　　　       　
　                                                                      　。

(9分)人类正面临能源危机，为选用节能交通信号灯的灯源，实验室通过实验发现，下表中的LED灯和白炽灯在正常工作时光照强度相同.有关数据如下表：

（1）请根据以上材料说明使用LED灯的两个优点：
①                                     ；
②____________                   ______.
（2）LED灯正常工作时的电流是        A，每天正常工作10小时，使用LED灯比使用白炽灯可节约电能为        kW?h，可将         ㎏的水从20℃加热到100℃.（c_水=4.2×10³J/㎏，结果保留两位小数）