初中物理能量计算题

抗击新冠肺炎疫情期间，某市救护车转运患者集中隔离治疗，该车配置了负压装置，负压仓内气压小于外界气压，将内部空气"吸入"排风净化装置进行处理，有效避免了病毒的传播。某次转运病人时，救护车以 的恒定功率在平直公路上匀速行驶 ，用时 。请解答下列问题：

（1）救护车匀速行驶 牵引力做的功；

（2）救护车所受的阻力；

（3）按照卫生标准，负压仓内外气压差应为 之间。经测量发现，该负压仓 的面积上内外气体压力差为 ，通过计算判断负压仓内外气压差是否符合标准。

改革开放以来，我国人民的生活水平不断提高，汽车已成为多数人的代步工具。某品牌国产汽车以 $72\mathit{km}/h$ 的速度在平直公路上匀速行驶 $100\mathit{km}$ ，消耗了汽油 $6L$ ，汽车发动机功率为 $12\mathit{kW}$ ，已知：汽油的热值为 $q=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$ ，汽油的密度为 $\rho =0.7\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ 。求该汽车匀速行驶 $100\mathit{km}$ 过程中：

（1）消耗汽油的质量；

（2）发动机所做的功；

（3）发动机的效率（百分号前保留整数）。

图甲所示的电路中，灯泡 $L$的额定功率为 $3.6W$（灯丝电阻不变），开关 $S$闭合， $S_1$断开，变阻器的滑片移动到最左端时，灯泡 $L$正常发光。图乙是变阻器的滑片从最右端移动到最左端过程中，电压表示数随电流表示数变化的图像。求：

（1）电源电压；

（2）变阻器 $R$的最大阻值；滑片在变阻器的最右端时，灯泡 $L$的实际功率；

（3）什么情况下电路消耗的功率最大；此时变阻器 $1\mathit{min}$消耗的电能。

金义东（金华 $-$ 义乌 $-$ 东阳）线是金华轻轨的首条线路，全长约108千米，该线路的建成有助于打造金义都市区"一小时通勤圈"。金义东线所用列车空载时的质量约为200吨，停靠时车轮跟铁轨接触总面积为0.8平方米，最高设计速度为120千米 $/$ 小时。完成下列问题：

（1）若列车全程以最高设计速度行驶，途中不停靠，则从金华到东阳共需要多少小时？

（2）停靠时，空载列车对铁轨的压强为多少？

（3）若空载列车以最高设计速度匀速直线行驶时，所受阻力为车重的0.04倍，此时该列车的功率为多少瓦？

小明同学在物理实验室发现一个电学元件，是由一个标有" $2V2W$ "的小灯泡和一个定值电阻 $R_0$ 连接而成。小明同学将该元件接入如图所示的电路中，电源电压恒为 $6V$ ，闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片 $P$ ，电流表的示数总在 $0.2A~1A$ 的范围内变化（小灯泡的电阻不随温度变化，且电路元件始终完好）。求：

（1）小灯泡正常工作时的电流和电阻；

（2）定值电阻 $R_0$ 与小灯泡的连接方式；

（3）定值电阻 $R_0$ 的阻值；

（4）滑动变阻器 $R$ 的最大阻值。

工人用如图所示装置从水井中匀速吊起一个重为 $800N$ 的物体，所用拉力 $F$ 为 $250N$ ， $20s$ 内物体上升了 $6m$ （物体的上表面始终未露出水面），已知动滑轮重 $20N$ ，绳重及摩擦均忽略不计。求：

（1） $20s$ 内绳子自由端 $A$ 移动的距离；

（2）拉力 $F$ 做功的功率；

（3）物体在水中所受浮力的大小。

为响应国家提出的"节能减排，低碳生活"的号召。质量为 $60\mathit{kg}$ 的小明同学每天坚持骑自行车上学，他所骑自行车质量为 $15\mathit{kg}$ ，轮胎与水平地面的总接触面积为 $30c{m}^2$ ，在水平路面上匀速骑行时所受阻力为总重力的0.02倍 $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$ 。求：

（1）小明和自行车的总重力；

（2）他骑行时自行车对地面的压强；

（3）若他在水平路面上 $5\mathit{min}$ 内匀速骑行了 $1500m$ ，则他骑行时的功率是多大。

某校为改善学生生活条件，给学生宿舍安装了100台某品牌速热式电热水器，该电热水器铭牌标明：加热功率 $4400W$ ，保温功率 $100W$ ，水箱容积 $25L$ ；内部结构如图甲所示， $R_1$ 、 $R_2$ 是水箱中加热盘内的电热丝。水箱放满水后闭合开关 $S_1$ 开始加热，当水温升高到 ${40}^{°}\text{C}$ 时，温控开关 $S_2$ 自动切换到保温状态。同学们为弄清楚该电热水器性能，做了以下探究，请你帮助完成：

（1） $R_2$ 的阻值多大？

（2）如果每台每天平均保温 $20h$ ，这100台电热水器在额定电压下每天因保温要浪费多少 $\mathit{kW}\cdot h$ 的电能？

（3）善于观察的张林发现，当他们寝室只有热水器工作时，将一箱冷水加热 $1\mathit{min}$ ，热水器显示屏显示水温由 ${20}^{°}\text{C}$ 上升到 ${22}^{°}\text{C}$ ，同时本寝室的电能表（如图乙）指示灯闪烁了80次，则该电热水器的效率多大？ $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$ ，不考虑电阻随温度变化）

如图所示是一个灯泡和一个定值电阻的 $I-U$图象，根据图象所给信息计算：

（1）如果将灯泡和定值电阻并联，接在恒定电压为 $6V$的电源两端，求此时灯泡的电阻和定值电阻的阻值；

（2）如果将灯泡和定值电阻串联，接在恒定电压为 $6V$的电源两端，求此时灯泡两端电压以及此时灯泡的电阻。

2021年5月15日，"祝融号"火星车在火星上留下了属于中国的第一道印记，如图甲所示。发射前，火星车在水平地面上进行测试时，受到的摩擦力为 ，其速度 与时间 的关系图象如图乙所示。火星车的质量为 ，车轮与地面接触的总面积约为 。（空气阻力忽略不计， 取 求：

（1）火星车静止时，对水平地面的压强。

（2）火星车做匀速直线运动时，牵引力做的功。

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。