初中物理电功与电能的计算试题

为了保护环境，我们应大力提倡使用清洁能源。现要将 $20\mathit{kg}$的水从 ${16}^{°}\text{C}$加热到 ${50}^{°}\text{C}$，如果使用效率为 $85\%$的电热水器，需要耗电　　 $\mathit{kW}·h$；如果使用热效率为 $80\%$的天然气热水器，需要消耗　　 $m^3$天然气。已知水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，天然气的热值为 $3.2\times {10}^{7}J/m^3$（结果均保留到小数点后2位）。

如图所示， $R_1=10\Omega$， $R_2=20\Omega$， $R_3$的最大阻值为 $50\Omega$．当 $S_1$闭合， $S_2$断开，滑片移到最左端时，电压表的示数为 $2V$．求：

（1）电源电压。

（2）通电 $10s$内 $R_2$消耗的电能。

（3）现同时闭合 $S_1$、 $S_2$，求电路的最小功率。

小奕看见他爸爸的手机锂电池上面标明电压为 $3.7V$，容量为 $3000\mathit{mA}·h$，则它充满电后存储的电能为　　 $J$该手机的待机电流为 $15\mathit{mA}$，则该手机最长待机时间为　　 $h$。

某电热水壶部分参数，额定电压 $220V$，额定功率模糊不清，容积 $1L$，加热效率 $90\%$，在额定电压下，将满壶水从 ${10}^{°}\text{C}$加热至沸腾（在1标准大气压下），用时 $5\mathit{min}$，则水吸收的热量是　　 $J$，电热水壶的额定功率是　　 $W$． $\left[C_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$。

如图所示为“电子秤”的原理图： $A$为托盘， $P$为金属滑片且固定在托盘下的轻质弹簧上，并能随轻质弹簧一起上下滑动，当托盘中不放物体时， $P$位于 $R$的最上端。已知 $R_0=5\Omega$， $R$的最大阻值为 $15\Omega$，电源电压恒为 $3V$．

（1）图中的质量表应该用什么电表改装？　　。

（2）“电子秤”称重物时电路中电流的最小值和最大值分别为多少？

（3）当开关 $S$闭合，不称量重物时，电子秤 $10\mathit{min}$内消耗的电能为多少？

小宇同学要用家里标有“ $220V1210W$”的电热水壶烧水。他先观察了家中电能表的表盘如图所示，下列说法中正确的是 $($　　 $)$

A．电热水壶是利用电流的热效应工作的

B．小宇家上月消耗的电能为 $2695.2\mathit{kW}·h$

C．电热水壶正常工作 $100s$消耗的电能是 $1.21\times {10}^{5}J$

D．用电高峰时期，小宇关闭家里其它用电器，只让电热水壶工作，发现电能表指示灯闪烁10次所用时间为 $12s$，则电热水壶实际功率为 $1000W$

如图甲所示的电路中， $R_0$为定值电阻， $R$为电阻式传感器，电源电压保持不变，当 $R$阻值从0增大到 $60\Omega$，测得 $R$的电功率与通过它的电流关系图象如图乙，下列说法正确的是 $($　　 $)$

A． $R$的阻值增大，电流表与电压表的示数都变小

B．电源电压为 $12V$

C．当电流为 $0.6A$时， $1s$内电路消耗的电能为 $21.6J$

D． $R_0$两端的电压变化范围为 $6V~18V$

小明家有一只标有“ $220V100W$”的白炽灯，室温时的电阻为 $40\Omega$，开灯瞬间此白炽灯的电功率为　          　 $W$；正常工作 $10\mathit{min}$，此白炽灯消耗的电能为　         　 $J$；电能属于　          　（选填“一次”或“二次”）能源。

关于物理学知识，下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．大气压是大气产生的压强，大气压随着海拔高度的升高而降低

B．相距较近的两艘轮船，平行同向快速行驶时，容易发生碰撞事故，其原因是流体流速越快，流体压强越大             

C．电流通过用电器时，其消耗的电能可以通过关系式 $\mathit{UIt}$求得，但不能直接用关系式 $I^2\mathit{Rt}$进行求解             

D．大多数汽车的核心部件是内燃机。四冲程内燃机工作时，主要靠压缩冲程获得动力

电焊利用电流的　　（填“磁”或“热” $)$效应将焊条　　（填“熔化”或“液化” $)$，依靠分子间的　　（填“引力”或“斥力” $)$使金属部件连接在一起。某电焊机输出功率 $2.5\mathit{kW}$，连续工作 $2h$输出的电能为　　 $\mathit{kW}·h$。

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？

如图是某品牌足浴盆工作时的简化电路，它有加热功能和按摩功能。加热电阻的阻值为 $48.4\Omega$，电动机线圈电阻为 $2\Omega$，电源电压 $220V$稳定不变。求：

（1）加热电阻正常工作时的电功率是多少？

（2）在足浴盆中加入体积为 $4L$、初温为 ${20}^{°}\text{C}$的水，加热电阻正常工作 $420s$，它的电加热效率为 $80\%$，则水的温度会升高到多少摄氏度？ $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

（3）启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为 $0.1A$，按摩 $10\mathit{min}$，电动机线圈产生的热量是多少？

如图所示是一款电蒸锅的简化电路图，它具有高温和低温两个挡位。高温挡加热功率为 $2000W$。 $R_1$、 $R_2$均为加热电阻丝， $R_2$的电阻为 $72.6\Omega$。求：

（1）电阻 $R_1$的阻值是多少？

（2）电蒸锅低温挡的功率是多少？

（3）若不计热量损失，用电蒸锅高温挡将 $2.5\mathit{kg}$水从 ${20}^{°}\text{C}$加热到 ${100}^{°}\text{C}$，需要多长时间？ $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

为预防新型冠状病毒交叉感染，某医院将医疗器械置于消毒柜内，通过对水加热，达到设定压强和工作温度，产生高压饱和蒸汽，从而对医疗器械进行消毒处理，某型号的全自动高压消毒柜部分参数如下表，某次消毒，将满箱温度是 ${20}^{°}\text{C}$的水加热到工作温度，需正常工作 $50\mathit{min}\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)\right]$求：

（1）消毒一次，水箱中的水吸收的热量是多少？

（2）消毒一次，消毒柜消耗的电能是多少？

（3）该消毒柜的电加热效率是多少？

电源	$\mathit{AC}220V50\mathit{Hz}$
额定功率	$20\mathit{kW}$
水箱容积	$120L$
工作温度	${120}^{°}\text{C}$
额定压力	$621\mathit{MPa}$

如图甲电路中，电源电压保持不变， $R_1$是定值电阻。当开关 $S$闭合，滑动变阻器 $R_2$的滑片 $P$由 $a$端移动到 $b$端，两电表示数变化关系如图乙所示，则下列说法中正确的是 $($　　 $)$

A．电源电压为 $14V$

B． $R_2$的最大阻值是 $30\Omega$

C．滑片 $P$由 $a$向 $b$恰好移动三分之一长度时 $R_1$的电功率为 $1.25W$

D．滑片 $P$在 $a$端时，2分钟内 $R_2$消耗的电能是 $144J$