初中物理电功与电能的计算试题

人类已进入智能化时代。小明家安装了空调智能控制系统，空调自动开启条件是：家中有人且室温等于或高于 ${26}^{°}\text{C}$． $S_1$和 $S_2$是控制空调开启的两个智能开关，当家中有人时 $S_1$自动闭合，家中没有人时 $S_1$自动断开；当室温等于或高于 ${26}^{°}\text{C}$时 $S_2$自动闭合，室温低于 ${26}^{°}\text{C}$时 $S_2$自动断开，则控制空调开启的电路示意图是图甲和图乙中的　　。已知小明家某天室内温度变化情况如图丙所示，当天 $8h-12h$和 $14h-18h$家中没有人，空调的额定电压是 $220V$，额定功率是 $1\mathit{kW}$，则这台空调当天消耗的电能是　　 $\mathit{kW}\cdot h$。

人类正面临能源危机，为了找到更节能的光源，科学家做了大量的实验，实验发现下表中的 $\mathit{LED}$灯和白炽灯在正常工作时，光照强度相同。请通过计算回答下列问题：

（1） $\mathit{LED}$灯正常发光时的电流是多大？

（2） $\mathit{LED}$灯正常发光时的电阻是多大？

（3）正常工作 $10h$，使用 $\mathit{LED}$灯比白炽灯要节约多少电能？

类型	$\mathit{LED}$灯	白炽灯
发光原理	二极管发光	钨丝高温发光
额定电压	24伏	220伏
响应时间	${10}^{-9}$秒	${10}^{-3}$秒
额定功率	12瓦	100瓦

如图所示的电路中，定值电阻 $R_1=40\Omega$， $R_2=20\Omega$，电压表示数为 $10V$．求：

（1）通过 $R_2$的电流；

（2）通电 $300s$，电流通过 $R_1$所做的功。

如图甲所示的九阳豆浆机，由打浆和电热两部分装置构成。中间部位的打浆装置是电动机工作带动打浆刀头，将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热装置，电热装置的简化电路图如图乙所示，开关 $S$可切换加热和保温两种状态， $R_1$、 $R_2$是发热电阻，豆浆机的主要参数如下表。请解答下列问题：

型号	额定电压	打浆装置	电热装置
$\mathit{JYD}-P11S$	$220V$	电机功率	加热功率	保温功率
		$180W$	$1000W$	$242W$

（1）某次向豆浆机中加入黄豆和清水共 $1.0\mathit{kg}$，打浆完成后浆的初温为 ${40}^{°}\text{C}$，加热该浆使其温度升高到 ${100}^{°}\text{C}$，需要吸收多少热量？ $[$设该浆的比热容为 $4.0\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)]$

（2）电阻 $R_1$和 $R_2$的阻值分别为多大？

（3）该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，正常工作 $1\mathit{min}$所消耗电能为多大？

两个电阻的电流随电压变化的关系图象如图甲所示，将它们连接在如图乙所示的电路中。当闭合开关 $S_1$，断开开关 $S_2$、 $S_3$时，电阻 $R_1$、 $R_2$两端的电压之比为　　；当断开开关 $S_1$，闭合开关 $S_2$、 $S_3$时，经过一段时间，电流通过电阻 $R_1$、 $R_2$产生的热量之比为　　。

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	$400W$

张薇期末成绩考得好，爸爸奖励她一个新手机，张薇发现手机电池上标有“电压 $3.7V$，容量 $3500\mathit{mA}·h$”的字样，则它充满电后存储的电能为　　 $J$，经查，该手机的待机电流为 $20\mathit{mA}$，则该手机最长待机时间为　　 $h$。

小辉家使用功率为 $1000W$的电热壶烧水，电热壶工作 $7\mathit{min}$所消耗的电能是　　 $J$；假设这些电能全部转化成内能后有 $80\%$被 ${20}^{°}\text{C}$的水吸收，那么可以烧开的水质量　　 $\mathit{kg}$【 ( c 水 = 4 . 2 × 10 3 J / kg ⋅ ∘ C} ，当地气压为一个标准大气压】

我国家庭照明电路的电压为　　 $V$；接在照明电路中的一盏电灯，正常发光 $25h$耗电 $1\mathit{kW}·h$，其额定功率为　　 $W$。

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？

下列数据最符合实际的是 $($　　 $)$

A．手机充电器的工作电流约为 $20A$

B． $\mathit{USB}$接口的输出电压约为 $5V$

C．家用微波炉的额定功率约为 $10W$

D．家用空调工作一晚消耗约100度电

小丽家在厨房里安装了如图甲所示的某款电热水龙头。图乙是它的工作原理图，旋转手柄可使扇形开关 $S$同时接触两个相邻的触点（当 $S$旋到位置1，只接触1触点；当 $S$旋到位置2，同时接触1、2触点，当 $S$旋到位置3，同时接触2、3触点）。通过旋转手柄带动开关 $S$，接通对应的电路，从而实现冷水、温水、热水之间的切换。当开关在1的位置时，水龙头放出冷水。定值电阻 $R_1=R_2=48.4\Omega$．请完成下列问题：

（1）当开关旋到位置2时，水龙头放出的水是　　（选填“温水”或“热水” $)$。

（2）当开关旋到位置3时，发热功率是　　 $W$；如果产生的电热全部被水吸收，通电42秒，能使质量为 $1\mathit{kg}$、 ${25}^{°}\text{C}$的水温度升高　　 ${}^{°}\text{C}$． $\left[C_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

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？

一个额定功率为 $2000W$的电热水壶，连续加热 $210s$，可使壶内 $2\mathit{kg}$的水温度升高 ${45}^{°}\text{C}$，已知 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，求：

（1）此过程电流所做的功；

（2）此过程电热水壶的热效率。