初中物理电功与电能的计算试题

2015年4月16日，我国首创的 $30s$级闪充电车在宁波正式下线。这种电动汽车采用超级电容作为电能存储设备（电源），这种超级电容具有安全环保，反复充放电，使用寿命长等特点。充电桩给电动汽车充电和电容存储设备工作时的有关技术参数如表所示。则：

物理 量	充电时的输入电压	电容存储设备的额定输出电压	电容存储设备的额定输出功率	每次充满 时的能量	每次充满的时间	每次充满电正常行驶的距离
数据	$380V$	$700V$	$92\mathit{kw}$	$1.8\times {10}^{7}J$	$30s$	$5\mathit{km}$

（1）充电桩为电动汽车充电时的输出功率是多少？

（2）电容存储设备正常工作时的电流多大？

（3）如果电价按0.4元 $/(\mathit{kW}\cdot h)$计费，那么，电动汽车每行驶 $1\mathit{km}$需要花费多少钱？

已知R₁＝42Ω，R₂＝21Ω，两个电阻并联后接在28V的电源上，工作10min后，电路消耗的总电能是　 　J，总功率是　 　W。

电动轮椅为残障人士出行提供了方便。某型号的电动轮椅质量为 $\mathbf{20}\mathit{kg}$ ，轮子与地面的总接触面积为 $\mathbf{20}\mathit{c}{\mathit{m}}^{\mathbf{2}}$ ．其工作原理如图所示，操纵杆可以同时控制 ${\mathit{S}}_{\mathbf{1}}$ 和 ${\mathit{S}}_{\mathbf{2}}$ 两个开关。向前推操纵杆时轮椅前进且能调速，向后拉操纵杆时轮椅以恒定速度后退。已知蓄电池电压为 $\mathbf{24}\mathit{V}$ ，定值电阻 ${\mathit{R}}_{\mathbf{2}}\mathbf{=}\mathbf{20}\mathit{\Omega }$ ， ${\mathit{R}}_{\mathbf{1}}$ 为滑动变阻器。

（1）分别将 ${\mathit{S}}_{\mathbf{1}}$ 和 ${\mathit{S}}_{\mathbf{2}}$ 同时接触对应点 　 　（选填"1"或"2" $\mathrm{}\mathbf{)}$ 时。轮椅前进；当轮椅后退时，电流表示数 　　（选填"大于"、"小于"或"等于" $\mathbf{)}\mathbf{1}\mathbf{.}\mathbf{2}\mathit{A}$ 。

（2）求轮椅静止在水平地面上时对地面的压强。

（3）体重 $\mathbf{600}\mathit{N}$ 的人坐在轮椅上向后拉操纵杆，匀速后退过程中轮椅受到的阻力是总重的0.01倍，求后退 $\mathbf{5}\mathit{m}$ 阻力做功的大小。

如图所示，定值电阻 $R_1$和 $R_2$并联在电压为 $6V$的电源上，当开关闭合时，电流表 $A_1$的示数为 $0.6A$，电流表 $A_2$的示数为 $0.2A$，求：

（1）定值电阻 $R_1$的大小。

（2） $R_2$在 $40s$的时间内消耗的电能。

有一个电热水壶，其铭牌数据如表所示。在1个标准大气压下，它在额定电压下加热 $7\mathit{min}$刚好把质量为 $1\mathit{kg}$、初温为 ${20}^{°}\text{C}$的水烧开。 $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，电热丝的阻值保持不变 $]$求：

额定电压	$220V$
额定功率	$1000W$
频率	$50\mathit{Hz}$

（1）水吸收的热量是多少？

（2）电热水壶在 $7\mathit{min}$内所消耗的电能是多少？

（3）由于现在是用电高峰，电网中的实际电压为 $198V$，要把同样一壶水烧开，若电热水壶的热效率不变，则需要加热多少秒？（计算结果保留到整数）

如图所示电路，电源电压恒为12V，电阻R₁的阻值为5Ω，滑动变阻器R₂上标有“10Ω 3A”的字样，小灯泡L上标有“12V 6W”的字样，电流表的量程为0～3A。

（1）当开关S₁，S₂，S都闭合时，求小灯泡L在5min内产生的热量。（滑动变阻器R₂连入电路的电阻不为0）

（2）当开关S₁，S₂，S都闭合，电流表的示数为2A时，求R₂消耗的电功率。

（3）当开关S₁，S₂都断开，S闭合时，要求电流表示数不小于其量程的，求滑动变阻器R₂接入电路的最大阻值。

某导体两端的电压为3伏时，10秒内通过导体横截面的电荷量为3库，通过该导体的电流为 　　安，这段时间内电流做功为 　　焦，该导体两端电压改变为6伏时，其电阻为 　　欧。

如图20是某电蒸锅的内部简化电路图,R ₁、R ₂均为发热电阻,R ₁的阻值为484Ω,加热档功率为1200 W。用此电蒸锅对质量为1.2 kg的水加热使其温度升高75℃,需要的时间为375 s,已知c _水=4. 2×10 ³J/(kg●℃)。

求:

(1) 保温档的功率。

(2)电阻R ₂的阻值。

(3)电蒸锅的加热效率。

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？

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？

甲灯泡标有" $\mathbf{22}\mathit{V}\mathit{}\mathbf{2}\mathit{W}$ "，乙灯泡标有" $\mathbf{220}\mathit{V}\mathit{}\mathbf{100}\mathit{W}$ "，忽略温度对灯丝电阻的影响，下列说法中正确的是 $\mathbf{(}$ 　　 $\mathbf{)}$

A．	甲灯泡的功率一定小于乙灯泡的功率
B．	甲灯泡消耗的电能一定小于乙灯泡消耗的电能
C．	两灯串联在电路中，甲灯泡一定比乙灯泡亮
D．	两灯并联在电路中，甲灯泡一定比乙灯泡亮

无人驾驶飞机简称”无人机”，无人机的飞行控制系统简称“飞控”。无人机悬停还是飞行、向哪个方向飞行、上升还是下降等飞行指令都由飞控下达，飞控主要由感知飞行姿态的陀螺仪、 $\mathit{GPS}$定位模块、超声波传感器、气压传感器等各种功能的传感器及控制电路组成。

（1） $\mathit{GPS}$定位模块利用　　传递信息，其在真空中的传播速度为　　 $m/s$。

（2）超声波传感器可探测无人机在飞行时遇到的障碍物，这是因为超声波具有　　的特点。

（3）气压传感器可通过测定大气压值获知无人机所在位置的　　。

（4）某无人机由输出电压 $14.8V$、容量 $10000\mathit{mAh}$的电池提供飞行能量，该电池最多可提供　　 $\mathit{kW}·h$的电能，若这些电能的 $80\%$用于飞行，当飞行功率为 $200W$ 时，最长飞行时间为　　 $h$。

为提倡节能环保，攀枝花市引进大量新能源电动公交车。为新能源公交车充电的导线较粗是为了减小导线的　　。若充电过程中充电电流为 $100A$，充电电压为 $380V$，则新能源电动公交车充电 $2h$消耗的电能为　　 $\mathit{kW}·h$。

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。