初中物理电功与电能的计算试题

图是某“汽车超载记录器”原理图．控制电路中，电源电压U=6V，压敏电阻的阻值随压力变化关系如图所示，继电器线圈电阻R₀=10Ω．当通过线圈的电流达到0.2A以上时，继电器的衔铁被吸下，工作电路中的电控照相机工作，拍摄超载车辆．

（1）质量超过多少吨的车辆经过压敏电阻时才会被拍照?
（2）闭合开关S，控制电路每分钟至少消耗电能多少焦?
（3）请指出汽车超载的危害（一种即可）．

如图，是额定电压为220V的理发用电吹风机的典型电路．其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风．正常工作时，

（1）要送热风，选择开关应放在      位置（填“A”、“B”或“C”）．
（2）已知电动机的额定功率是120W．当送冷风时，通电5min，电流所做的功是多少？
（3）如果电热丝的电阻是55Ω，当送热风时，电路消耗的总功率是多少？

某电热水瓶的铭牌如下表所示．若热水瓶内装满水，在额定电压下工作（外界大气压强为1个标准大气压）．求：

型号DSP—19B
电源220V 50Hz
功率	加热时 1200W
保温时  30W
容量2L

 
（1）保温时通过电热水瓶的电流是多少？
（2）加热时电热水瓶的电阻多大？
（3）若瓶内20℃的水加热10min正好烧开，则加热时电热水瓶的热效率是多少？
（4）请你尝试画出电热水瓶的内部电路图． 

为减少碳排放，国家鼓励发展电动车。综合续航里程是电动车性能的重要指标，我国目前测试综合续航里程的标准是：电动车充满电后，重复以下一套循环，将电能耗尽后实际行驶的里程就是综合续航里程。一套循环：由4个市区工况与1个市郊工况组成。市区工况是模拟在市区速度较低的情况，每1个市区工况平均时速 $18\mathit{km}/h$，行驶时间 $200s$；市郊工况是模拟交通畅通的情况，每1个市郊工况平均时速 $64.8\mathit{km}/h$，行驶时间 $400s$。

国产某型号的电动汽车有四个相同的轮胎，空载整车质量 $2400\mathit{kg}$，在水平地面上时每个轮胎与地面的接触面积是 $0.06m^2$，使用的液冷恒温电池包充满电后蓄电池电能是 $70\mathit{kW}·h$。

某次测试，在市区工况行驶过程中，电动汽车平均牵引力大小是 $480N$，在市郊工况行驶过程中，电动汽车平均牵引力大小是 $600N$，测得的综合续航里程是 $336\mathit{km}$。 $g$取 $10N/\mathit{kg}$。求：

（1）空载时轮胎对地面的压强。

（2）本次测试中，完成1个市区工况，电动汽车牵引力做的功。

（3）本次测试中，完成一套循环，电动汽车平均消耗多少 $\mathit{kW}·h$的电能。

小红拆开家里的电吹风进行研究，并画出了如下电路图（为电吹风中带动风扇的电动机）。她认为当只闭合开关S₁时，电吹风吹冷风；当S₁和S₂都闭合时，电吹风吹热风。小芬看了后觉得有问题：如果仅闭合S₂，会出现电热丝R工作而电动机不工作的现象，从而使电吹风的塑料外壳过热造成损坏。小芬认为只要把其中一个开关移到干路上，就能做到电热丝R工作时，电动机就一定在工作，从而保证塑料外壳不会因操作失误而损坏。请分析回答下列问题：
  
（1）你认为小芬应该把开关    移到干路上，才能符合安全要求。
（2）请根据电吹风铭牌上提供的有关数据，计算电热丝R的阻值多大？当电吹风正常工作并且吹热风时，电热丝R每分钟消耗多少电能？

(9分)图是一台常用的电热饮水机，下表是它的铭牌数据，右图是它的电路原理图，其中S是温控开关，R₁是定值电阻，R₂是加热电阻．当S闭合时，饮水机处于加热状态；当S断开时，饮水机处于保温状态。

（1）在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是多大?
（2）饮水机正常工作时，将热水箱中的水从20℃加热到90℃，需用时15min
[水的比热容为4.2×10³J/(kg·℃)]。求此加热过程中：
①水吸收的热量；  ②饮水机的加热效率。
（3）求电阻R₁的阻值(保温功率是指整个电路消耗的功率)。

如图所示，电源电压 $8V$保持不变，电流表的量程为 $0~0.6A$，电压表的量程为 $0~3V$，灯泡 $L$标有“ $6V3W$”字样，滑动变阻器 $R_2$标有“ $20\Omega 1A$”字样。只闭合开关 $S$和 $S_2$，调节滑动变阻器滑片 $P$，使电压表示数为 $3V$时，电流表的示数为 $0.5A$，不考虑灯丝电阻的变化。求：

（1）灯泡正常工作时的电流和 $60s$所做的功。

（2）电阻 $R_1$的阻值。

（3）只闭合开关 $S$和 $S_1$，在保证电路安全的条件下，滑动变阻器的功率变化范围。

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．

如图是某电烤箱的内部简化电路图， S是一个温控开关，R₁、R₂为电热丝， R₂=66Ω．高温档功率为1100W．求：

（1）电烤箱在高温档工作时的电流．
（2）电烤箱在低温档工作时，R₂消耗的电功率．
（3）R₁在低温档工作10min消耗的电能．

百善孝为先，我们可以从点点滴滴的小事做起。佳佳将自己的压岁钱省下来给奶奶买了一款足浴盆。这款足浴盆工作时的简化电路如图，它有加热功能和按摩功能。电动机线圈电阻为 $4\Omega$ ，加热电阻正常工作时电功率为 $1\mathit{kW}$ ，电源电压 $220V$ 稳定不变。

（1）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 $20\mathit{min}$ ，电动机线圈产生的热量是多少？

（2）加热电阻正常工作时的电阻是多少？

（3）在足浴盆中加入体积为 $4L$ 、初温为 ${20}^{°}\text{C}$ 的水升高至 ${40}^{°}\text{C}$ ，水吸收的热量为多少？若加热时间为 $420s$ ，它的电加热效率为多少？ $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

现有一个小灯泡和两个相同的定值电阻，小灯泡的额定电压为2.5V，额定电流为0.35A，小灯泡和定值电阻的I-U图像如图所示．求：

（1）定值电阻的阻值。
（2）将小灯泡接入电路，电路电流为0.2A，小灯泡实际功率为多少？
（3）将两个定值电阻并联后接在电压为2.5V的电源两端，工作30min，共消耗多少电能？

阅读短文，回答问题。

智能洁具

智能洁具（智能马桶、全自动洗碗机、智能浴缸等），具有温水洗净、暖风烘干、杀菌等功能，已进入百姓家庭。

某智能洁具为确保安全，插头带漏电保护装置，工作原理如图甲，连接洁具的火线与零线穿过环形铁芯，正常工作时，两线中的电流相等；若火线与零线中的电流不等，绕在铁芯上的线圈会产生电流，经放大后通过电磁铁吸起铁质开关 $S$切断电源。

这种洁具装有红外线感应装置，当人靠近时，感应装置自动升起洁具盖子；启动洗净功能，加热器将水快速加热至温控装置预设的温度，水泵喷水实施清洗，喷水杆采用纳米银（直径为纳米级的银单质）材料，杀菌效果好；清洗结束，暖风烘干机自动开启烘干功能。表一为该洁具的部分参数，表二为水泵的性能测试参数（表中流量指单位时间内水泵抽送水的体积；扬程指水泵能将水提升的高度）。

表一

额定电压	$220V$	清洗喷水量	$0.8L/\mathit{min}~1.2L/\mathit{min}$
烘干机额定功率	$180W$	加热器额定功率	$2100W$

表二

流量 $Q/(\times {10}^{-4}{m}^3\cdot s^{-1})$	0.5	0.6	0.8	1.0	1.2
扬程 $H/m$	1.25	1.80		5.00	7.20

（1）该智能洁具应选用　　线插头。当图甲电磁铁线圈中电流从 $a$流向 $b$时，电磁铁下端是　　极。

（2）下列说法正确的是　　。

$A$．红外线感应装置利用超声波进行工作

$B$．暖风烘干是靠增大面积来加快水的汽化

$C$．纳米银是银分子，喷水杆材料具有良好的导电性

$D$．漏电保护装置内的火线与零线短路时，开关 $S$不会被吸起

（3）洁具正常工作，按最大喷水量用设定为 ${38}^{°}\text{C}$的温水清洗，加热器的效率为　　 $\%$；清洗结束，暖风烘干机工作 $40s$，消耗的电能会使标有“ $3000\mathit{imp}/(\mathit{kW}\cdot h)$”的电能表指示灯闪烁　　次。 $[$水的比热容 $c=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{°}\text{C}\right)$，室温为 ${18}^{°}\text{C}]$

（4）分析表二数据可得，当该水泵的流量为 $0.8\times {10}^{-4}{m}^3/s$时，其扬程为　　 $m$；当水泵的流量为 $1.0\times {10}^{-4}{m}^3/s$时，输出的水达到对应的扬程，此过程中水泵克服水重力做功的功率 $P=$　　 $W$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（5）图乙为洁具的温控装置原理图。 $R_1$是滑动变阻器， $R_2$是热敏电阻，其阻值随温度升高而减小。当 $R_1$两端电压 $U_1$增大到一定值时，控制电路将切断加热电路实现对水温的控制。

①适当　　（填“增大”或“减小” $)$电源电压，可使控制水温的预设值升高；

②电源电压设定为 $10V$，当 $R_1$接入电路的阻值为 $6\Omega$时， $R_2$的电功率为 $4W$，此时加热电路恰好被切断。若预设的水温相对较高，则控制电压 $U_1$是　　 $V$。

2011年3越26日玩8︰30-9︰30，岳阳与世界众多城市一起参与了“地球一小时”活动，活动倡议熄灭不必要的灯光，切断电视、电脑等电器电源。小明在活动宣传中了解到：只要电源插头没有拔掉，在待机状态下，每台电脑的功率为5.8W，每台电视的功率是8.2W。
（1）小明所在小区有100台电脑和100台电视机，若在活动中均由原来的待机状态改为切断电源1小时，此举一共可节约电能多少焦耳？
（2）节约电能完全被水吸收，能让多少千克水温度从20℃升高到60℃？[c_水=4.2×10³J/(kg·℃)]
(3)标有“220V  1000W”的电热水器正常工作，将与第（2）问中质量相同的水升高相同的温度，需要100min，该电热水器的效率是多少？用电高峰时，若此电热水器两端的实际电压仅为200V,它的实际功率为多大？（电热水器的电阻恒定，结果只保留一位小数）

甲、乙两灯的额定电压均为9V，测得其电流与电压变化的关系图像如图所示。则乙灯正常发光时的电阻是        Ω；若将甲、乙两灯串联接入电路，则电路两端的电压最大为_______V，通电1min，两灯消耗的总电能最大为为          J。

LED（发光二极管简称LED）是人类继爱迪生发明白炽灯之后最伟大的发明之一，它是一种新型节能、环保的光源产品。如图甲是一种常见的LED手电筒，发光元件由5个发光二极管并联组成，每个发光二极管的额定电流为30mA，它的能量是由可反复充电使用的电池提供，且LED 灯发光的颜色会随电压的变化而变化，如图丙表格所示。

请回答下列问题：
（1）这种LED手电筒正常工作时的总电流为多少?
（2）图乙是一个LED与50Ω的定值电阻R串联，已知电源电压为4.2V保持不变，闭合开关S，毫安表（为读数更精确的电流表）的读数为20mA，通过计算说明此时LED灯发出什么颜色的光？
（3）若图乙中，闭合开关S，R的实际功率为0.08W，求此时LED灯通电10min消耗的电能是多少焦耳?