初中物理电功与电能的计算试题

电热加湿器靠电流的热效应工作。某种家用电热加湿器相关参数、外形、电路简化图如图所示。电热器的电热丝浸没在加热仓的水中产生热量，使加热仓中的水沸腾变成水蒸气喷出，增加环境湿度。当加热仓中的水减少到一定程度时，自动阀门智能打开，水由储水箱进入到加热仓中。

工作电压220V
工作频率50Hz
最大运行功率40W
储水箱容量2.4L
尺寸高315mm，底部直径168mm
满水工作时间高气雾量10h，低气雾量24h

（1）当气雾调节器R₂的滑片移到最左边时，加湿器以最大运行功率工作，求电热丝R₁的电阻值。

（2）如果加热仓内冷水的温度为20℃，用最大运行功率工作，经过5min36s，水沸腾产生蒸气，求加热仓中水的体积。[c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）。ρ_水＝1×10³kg/m³，电热丝R₁产生的热量全部被水吸收。环境为标准大气压]。

（3）当滑片移到最右端时，气雾调节器R₂的阻值为605Ω，加湿器以最低气雾量工作，求此时电热丝R₁的电功率是多少瓦？24小时R₁消耗多少度电？（计算结果保留一位小数）

图甲是一种新型家用电器﹣电压力锅，图乙是某型号电压力锅工作电路简图，表中数据是其部分参数。其中R是主加热器，R₀是保压加热器。接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，开始加热。当锅内温度达到105℃．开关S自动与a、b断开，开始保压，此时锅内水温不变，且未沸腾。现将5kg初温为25℃的水加入电压锅中，接通电路使其正常运行30min，热量损耗不计，已知水的比热容为4.2×10³J/kg•℃）。求

额定电压（V）	220
主加热器额定功率（W）	880
保压加热器额定功率（W）	120
保压温度（℃）	105
最大盛水量（kg）	6

（1）电压力锅加热状态时主加热器R的电阻

（2）电压力锅多少min后开始保压？

（3）电压力锅在此30min内保压时所消耗的电能。

电阻温度计是由半导体材料制成的。如图甲是某半导体电阻R随温度变化的关系图象。根据这种半导体材料电阻的特性，小明和他的同学设计了一个电路（如图乙），可以测定某一环境的温度，使用的器材有：半导体电阻R、电源、电流表（0～100mA）、开关、定值电阻R₀（100Ω）、导线若干。

（1）定值电阻R₀在电路中的作用是什么？　 。

（2）当环境温度为10℃，电流表的读数为0.02A，求电源电压。

（3）当电流表的读数为0.04A时，求当时的环境温度。

（4）当环境温度为100℃时，半导体电阻R在100s内消耗的能量是多少？

爱好科学的小明同学找来了一种电热饮水机。如图：甲是饮水机的简化示意图，S是温控开关，当S、S₁都闭合时为加热状态，S断开、S₁闭合为保温状态。图乙是饮水机的铭牌参数。请你帮他求出：

（1）初温为20℃的一满箱水，用此饮水机将水加热到90℃需要吸收的热量是多少？[C_水＝4.2×10³J/（kg•℃）]

（2）电阻丝R₂的阻值多大？

（3）在正常加热状态工作下，加热5min需要消耗的电能是多少J？

某型号电饭锅有高温挡和低温挡两个挡位，其原理如图所示，若已知电阻R₀＝44Ω，R＝2156Ω，则当开关置于　 　（选填“1”或“2”）位置时为高温挡，当电饭锅以高温挡正常工作10min消耗的电能为　 　J。

我市将在襄州区伙牌镇建造规模为2台35万千瓦热电机组。投入使用后预计10h可发电 　 　kW•h，等于 　 　J。

如图甲是中国自主研制的首列永磁动力单轨列车，其亮点是列车可以小角度转弯，安装有高压细水雾灭火系统和制动发电装置。

（1）当列车转弯时，水平轮胎发生形变，起到导向和稳定作用。如图乙是轮胎与接触面的平面图，请在图乙中画出轮胎对接触面压力的示意图。

（2）当高压细水雾系统中水枪工作时，水对喷孔的压强p＝10MPa，水雾喷出的速度v≥10m/s，若喷孔的总面积S＝5×10^﹣5m²，则水枪的功率至少为多少瓦？（不计大气压强）

（3）列车制动减速的过程中，机械能转化为电能和内能。当列车在平直轨道上制动减速时，电能W₁与内能W₂之比为9：16，如图丙是机械能的变化量△W与速度变化量△v的关系图象。若列车从72km/h开始减速，转化的电能可供总功率为1000W的照明灯正当发光1h，则列车的速度将会减小到多少千米/时？

如图所示，电源电压保持不变，小灯泡L上标有"6V 3W"字样，电阻R ₁＝40Ω，电压表的量程为0～3V，当开关S ₁断开，S ₂、S ₃闭合时，灯泡L恰好正常发光。（不考虑温度对电阻的影响）

（1）求灯泡L正常工作时的电阻和电源电压。

（2）当闭合S ₁，断开S ₂、S ₃，且把滑动变阻器R ₂的滑片滑到最右端时，电流表的示数为0.1A，滑动变阻器的最大阻值为多大？

（3）当断开S ₁、S ₂，闭合S ₃时，在保证电路安全的条件下，灯泡L消耗的最小功率为多少？并求出此种情况下电路1min 消耗的电能。

如图甲所示电路中，电源电压为5V，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，电流表、电压表连入电路的量程分别为"0～0.6A"和"0～3V"，小灯泡上标有"3V"字样，通过小灯泡的电流随其两端的电压变化关系如图乙。下列说法正确的是（　　）

A．	小灯泡正常发光时的电阻为12Ω
B．	当电流表的示数为0.2A时，通电10s，小灯泡消耗的电能为4J
C．	滑片P向b移动，电压表示数变大
D．	为保护电路元件，滑动变阻器的取值范围为8Ω～15Ω

图甲是某大型超市上行节能自动扶梯。图乙是其示意图，扶梯与水平面成30°角。扶梯空载（无人）时的速度为为0.13m/s，当有人即将步入扶梯时，扶梯通过光电传感器感知后即以0.65m/s的速度运行。现有一个体重为600N的人乘扶梯上楼。

（1）此人站在扶梯上，鞋与扶梯的接触面积为400cm ²，则人对扶梯的压强有大？

（2）若此人乘扶梯从A到B所用时间为20s，则扶梯克服人的重力做功的功率有多大？

（3）下表是节能自动扶梯与普通电梯的有关参数。与普通电梯比，节能自动扶梯一年（按360天计）要节约多少电能？

电梯类别	负载情况	平均功率（kW）	平均每天运行时间（h）
节能自动扶梯	负载（有人）	3.6	3
	空载（无人）	0.4	11
普通电梯	负载或空载	3.6	14

如图所示，一种小型手提式蒸汽挂烫机，它的铭牌如表所示。在水箱中加入20℃额定容量的水，额定电压下工作1分40秒，水箱中的水沸腾，产生的大量的高温蒸汽会从喷嘴喷出来。然后，连续使用10分钟，水箱中的水会烧干，温控开关自动断开，挂烫机就完成了一次工作。[标准大气压，水的密度为1.0×10³kg/m³，水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃）]

型号	ST2370
额定电压	220V
额定功率	800W
额定容量	200mL

（1）水箱中加入20℃额定容量的水，加热到沸腾，水吸收的热量是多少？

（2）额定电压下，水箱中加入20℃额定容量的水，挂烫机从给水加热到完成一次工作消耗的电能是多少？

（3）挂烫机在使用中应注意什么问题？请说出一条。

某课外活动小组在社会实践活动中获得：

（1）某工厂用电电压U＝380V，电流I＝500A，则该工程1h可消耗多少kW•h的电能？

（2）某水力发电站（如图甲）的部分信息：

①发电站供电功率P₁＝2×10⁶kW，而用户用电功率为P₂＝1.2×10⁶kW，出现了多余的电能被全部浪费掉的现象，若平均每天供电、用电时间均为5h，则平均每天浪费多少kW•h电能？

②该发电站经过改进，能回收原来每天浪费的全部电能，并经转化可再次发电，再次发电的电能与回收的电能之间的关系如图乙所示，如果6×10³kg的水从该电站上游落下可发电1kW•h，则改进后的发电站每天回收后再发电的电能相当于多少质量的水所发的电？

我国从今年4月15日起，正式实施电动自行车新国标。李强购置了一辆符合新国标的电动车，其整车质量为 $50\mathit{kg}$，最高速度为 $25\mathit{km}/h$。 $g$取 $10N/\mathit{kg}$。试问：

（1）对蓄电池充电时，电能转化为　 　能；行驶时，电动机提供动力，其工作原理是　　。

（2）当蓄电池的电全部耗完后，若充电功率为 $100W$，充满电需要 $5h$，不计能量损失，则充满电后蓄电池储存的电能为多少？

（3）蓄电池充满电后，其储存电能的 $75\%$用于车克服阻力做功，当质量为 $70\mathit{kg}$的李强在水平路面上骑着车，以最高速度匀速电动行驶时，所受阻力为总重的 $\frac{1}{40}$，则车最多能行驶多少小时？

（4）新国标对电动车的整车质量、最高速度都进行了限制，这样做主要是为了防止车的　　较大，以减小行车危险。

在实践活动中，小刚所在的兴趣小组对电热水壶进行了研究与计算。

（1）如图所示，电热水壶使用的都是三脚插头，中间较长的脚连接的是电热水壶的金属外壳，插入三孔插座后可将其与　   　相连，防止漏电时对人造成伤害。壶底的加热盘烧水时是通过　　的方式改变了水的内能。

（2）电热水壶的铭牌如下表所示，正常工作时通过电热水壶的电流是多少？

额定容量	$2.0L$
额定电压	$220V$
额定功率	$2000W$
频率	$50\mathit{Hz}$

（3）为了测量电热水壶的加热效率，小刚在壶中加入额定容量的初温为 ${15}^{°}\text{C}$的水，在额定电压下将其加热到沸腾，用时 $7\mathit{min}$。已知烧水时气压为1个标准大气压， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，则该电热水壶的加热效率为多少？

（4）小刚发现电热水壶的电源线都比较短，上网查询后发现，按照国家规定的标准，电热水壶使用的电源线不能过长，横截面积不能过小。请利用所学的物理知识进行解释。

豆浆机主要由电动机和电热管组成。下表为某型号豆浆机的主要技术参数。如图是用豆浆机在额定电压下做一次豆浆的过程中电热管和电动机的 $P-t$图象。

额定容量	$1L$
额定电压	$220V$
电动机的额定功率	$120W$
电热管的额定功率	$1000W$
频率	$50\mathit{Hz}$

（1）豆浆机中电热管和电动机是　并联　（选填“串联”或“并联” $)$关系，电动机将电能转化为　　能。

（2）豆浆机正常工作时，通过电热管的电流是多少？（结果保留两位小数）

（3）豆浆机正常工作，做一次豆浆消耗的电能是多少？

（4）豆浆机正常工作时，若在第一个加热阶段消耗的电能有 $87.5\%$被豆浆吸收，则能使额定容量的豆浆温度升

高多少？ $[$豆浆的比热容取 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，密度与水相同， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$． $]$