初中物理能量计算题

如图所示电路中，电源两端电压保持不变，设灯丝电阻不随温度变化。R₁为定值电阻，R₂为滑动变阻器。当开关S₁断开，S₂闭合，滑动变阻器的滑片P在A端时，标有“5V  2.5W”字样的灯泡L正常发光，定值电阻R₁消耗的电功率为P₁；当开关S₁断开，S₂闭合，调节滑动变阻器的滑片P至某一位置时，电压表V₁的示数为U₁，电压表V₂的示数为U₂；保持滑动变阻器的滑片P的位置不变，闭合开关S₁、S₂后，滑动变阻器消耗的电功率为P₂。已知U₁∶U₂＝2∶5，P₁∶P₂＝5∶8。

求：（1）灯泡L的阻值R_L；
（2）电源电压U

现代社会，垃圾处理受到各国政府的高度重视。我国当前一般采用“填埋”的垃圾处理办法，但最好的办法应该是垃圾发电。2007年，广州花巨资引进挪威一家公司的垃圾发电技术，日处理垃圾能力达2000吨，平均焚烧1吨垃圾相当于燃烧0.5吨无烟煤（无烟煤的热值为3×10⁷J/kg）。
（1）说说垃圾发电优于垃圾填埋的理由（说出一条理由即可）。
                                                 。
（2）如果该垃圾发电厂日输出电能为1.5×10⁶kW·h。计算该厂的垃圾发电设备在发电的全程中的能量转化效率。
（3）如果一个家庭每天有2盏50瓦的日光灯各正常工作5小时，则该厂日发电量（1.5×10⁶kW·h）能供多少这样的家庭照明用电一个月（一个月按30天计算）。

如图所示的轮滑组，用62.5N的拉力将重为100N的物体匀速提升1m．求：

（1）拉力所做的总功是多少？
（2）该滑轮组的机械效率是多少？
（3）若用该滑轮组在不计摩擦情况下，把重为G的物体匀速提升到一定高度，动滑轮自重为G_动，整个装置的机械效率为η，请你证明：=．

如图所示，电源电压恒为4.5V，电压表量程为“0～3V”，滑动变阻器R规格为“20Ω，1A”，灯泡L标有“3.0V，1.5W”字样（不考虑灯丝电阻变化）．在不损坏电路元件情况下，求：

（1）灯泡的电阻和正常工作的电流；
（2）滑动变阻器阻值变化的范围；
（3）该电路的最大功率．

酒驾、醉驾会给交通安全带来巨大隐患，便携式酒精测试仪给交警执法带来了极大的便利。如图所示，是便携式酒精测试仪的原理图，电源电压恒为3V，R _p是酒精气体传感器，其阻值随酒精气体浓度变化的规律如图象所示，R ₀是报警器，其电阻值恒定为50Ω。问：

（1）当气体中酒精浓度为0时，电路中的电流是多少？通电10s电流产生的热量是多少？

（2）我国法律规定，当每100ml的气体中酒精浓度大于或等于20mg小于80mg为酒驾，大于或等于80mg为醉驾。在对某司机的检测中，电压表的示数为2V，通过计算分析该司机属于酒驾还是醉驾。

如图甲所示，是小乔同学从废弃的电热器上拆下的加热部件，该部件由阻值不变的两根电阻丝 $R_1$ 、 $R_2$ 构成，小乔设计了图乙的电路对该部件进行检测，其中 $R_0=22\Omega$ ， $M$ 、 $N$ 为接线柱。

（1）用导线把 $M$ 和 $N$ 连接，只闭合开关 $S_1$ ，电流表示数为 $1A$ ，求电源电压；

（2）把 $M$ 接 $A$ ， $N$ 接 $B$ ，只闭合开关 $S_1$ ，电流表示数为 $0.5A$ ，求 $R_1$ 的阻值；

（3）用导线把 $B$ 和 $C$ 连接，然后将 $M$ 接 $A$ ， $N$ 接 $B$ ，闭合开关 $S_1$ 和 $S_2$ ，电流表示数为 $1.5A$ ；检测结束后，小乔利用该部件重新组装一个加热器，求新加热器接入 $220V$ 电路中能达到的最大电功率。

中国首次火星探索任务"天问一号"探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。

表1

	第1代	第2代	第3代	第4代
燃料	氧气和汽油混合	偏二甲肼	煤油	液态氢
氧化剂		四氧化二氮	液态氧	液态氧

表2

燃料	热值	燃料	热值
汽油	$4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$	煤油	$4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$
柴油	$4.3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$	氢	$1.4\times {10}^{8}J/\mathit{kg}$

（1）使用氢作为燃料的主要优点是： 　　和 　　。

（2）某火箭发射时携带了 $3\times {10}^4\mathit{kg}$ 液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为 ${20}^{°}\text{C}$ 的水加热至沸腾？ $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)$ ，当地大气压为1标准大气压 $]$

（3）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以 $70\mathit{kW}$ 的功率匀速行驶 $0.5h$ ，消耗了 $2\mathit{kg}$ 燃料，求该发动机的效率。

小明学习了燃料的热值后，很想知道家中使用的天然气的热值是多少？但在教材的燃料热值表中没有查阅到。于是，他在家里将装有2kg水的水壶放到天然气灶上去烧，用温度计测量水从20℃加热至80℃的过程中，观察到天然气表的数字变化了0.035m ³。他通过上网查阅得知天然气灶的效率约为36%，已知水的比热容c _水＝4.2×10 ³J/（kg•℃）。求：

（1）在这个过程中水吸收了多少热量？

（2）请你帮小明算出天然气的热值。

已知大山同学的质量为60kg，每只鞋底与地面的接触面积为0.015m²。大山在10s内用20N的水平拉力拉重为100N的物体沿拉力方向在水平地面上匀速前进了13m。（g取10N/kg）求：

（1）物体受到摩擦力的大小；

（2）大山前进的速度；

（3）拉力做功的功率；

（4）大山在水平地面上立正时对地面的压强。

如图所示，某公司研发的智能服务机器人，它具有净化室内空气、陪伴老人聊天散步等功能。若它在 $50N$的牵引力作用下，以 $0.5m/s$的速度在水平地面匀速直线行驶 $60s$，求：

（1）它行驶的路程；

（2）此过程中牵引力所做的功。

同种材料制成的两个实心正方体 $A$、 $B$，密度均为 $\rho$，他们的重力分别为 $G_A$、 $G_B$，如图1放在水平桌面上静止时，两个物体对桌面的压强分别是 $p_A$、 $p_B$；如图2所示，匀速提升浸没在水中的 $A$物体，匀速提升过程中 $A$物体一直没有露出水面，此时滑轮组的机械效率为 $75\%$，已知动滑轮重为 $G$动，且 $G_{动}:G_A:G_B=1:4:32$，滑轮组工作中不计绳子摩擦及绳重。求：

（1）水平桌面压强之比 $p_A:p_B$是多少？

（2）正方体材料的密度是多少？

利用如图所示的滑轮组，用 $F=1000N$的力拉绳子自由端，货物 $A$以0.1 $m/s$的速度匀速直线运动 $10s$，整个过程中，滑轮组的机械效率为 $75\%$．求：

（1）货物 $A$在10 $s$内移动的距离：

（2）这个过程中拉力 $F$的功率：

（3）水平地面对货物 $A$的摩擦力大小。

如图甲所示的电路，电源电压保持不变，R ₀为定值电阻。当滑动变阻器的滑片移动时，滑动变阻器的电功率P ₁随其接入电路的阻值R ₁的变化图象如图乙所示。求：

（1）当电压表的示数为4V，电流表的示数为2A时，滑动变阻器接入电路的阻值和它在1min内消耗的电能；

（2）当滑动变阻器的电功率P ₁最大时，电流表和电压表的示数；

（3）R ₀的阻值。

目前，成都市大约还有30万户居民使用每次冲水13L的老式坐便器，如果这些坐便器换用某种节水阀后，每次冲水量可降为6L．
（1）若某户居民平均每天冲水10次，换用节水阀后，该户一个月（按30天计算）可节水多少kg？（1L=ldm³）
（2）该户每月节省下来的水，如果温度降低1℃，能够放出多少热量？假设这些热量是由煤气完全燃烧所产生，则需要煤气多少kg？[水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），煤气的热值为4.2×10⁷J/kg]
（3）据统计，全市30万户居民每家花10元钱换个节水阀，每年就能省出三个北湖的水量．假如我市城区多三个北湖，结合所学的物理知识，你认为会给城市环境带来什么好处？（写出一条即可）

如图甲所示是工人利用滑轮组从竖直深井中提取泥土的情形，所用动滑轮和筐受到的总重力为20N。某次操作中，将重423N的泥土以0.4m/s的速度匀速提起，在此过程中工人的拉力F所做的功随时间变化的图像如图乙所示。细绳的质量忽略不计。

求：（1）拉力F做功的功率；
（2）利用该装置提升泥土的机械效率；