初中物理能量计算题

用如图所示的滑轮组将重 $90N$的货物匀速提升 $1m$的过程中，所用拉力 $F=50N$，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦。

（1）求上述过程中的有用功 $W_{\mathit{有用}}$；

（2）求上述过程中的总功 $W_{总}$；

（3）求滑轮组的机械效率 $\eta$。

如表为某品牌取暖用油汀的铭牌，其内部电路如图所示。 $R_1$和 $R_2$均为电热丝， $S_1$是温度自动控制开关。闭合开关 $S$， $30\mathit{min}$内油汀消耗的电能为 $0.88\mathit{kW}·h$．求：

额定电压		$220V$
额定 功率	低温挡	$880W$
	高温挡	$2200W$

（1）通过 $R_1$的电流；

（2）电热丝 $R_2$的电阻；

（3） $30\mathit{min}$内开关 $S_1$闭合的时间。

小明的质量为 $50\mathit{kg}$，每只鞋与地面接触面积为 $250c{m}^2$． $g$取 $10N/\mathit{kg}$。

（1）求小明的重力大小；

（2）求小明单脚站立时对地面的压强；

（3）小明从教学楼1楼走到5楼，估算他上楼时做的功。

如图所示电路，电源电压保持不变。

（1）滑动变阻器的铭牌上标有“ $10\Omega 2A$”字样，求滑动变阻器两端允许加的最大电压。

（2）当滑动变阻器接入电路的阻值分别为 $2\Omega$和 $8\Omega$时，滑动变阻器消耗的功率相同，求电阻 $R_0$的阻值。

如图所示电路， $R_1=20\Omega$， $R_2=10\Omega$，电源电压保持不变，当 $S_1$闭合， $S_2$、 $S_3$断开时，电流表的示数为 $0.6A$。

（1）求电源电压；

（2）当 $S_2$断开， $S_1$、 $S_3$闭合时，求电流表的示数；

（3）电路如何连接时，电路消耗的电功率最小？并求出该最小值。

某太阳能热水器中装有 $40\mathit{kg}$的水，阳光照射一段时间后，水温从 ${10}^{°}\text{C}$升高到 ${60}^{°}\text{C}$，已知 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$。求：

（1）热水器中的水所吸收的热量；

（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少立方米的天然气？（天然气的热值为 $8.4\times {10}^{7}J/m^3$，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收）

如图是电饭锅工作原理的简化电路图，电饭锅有两档，分别是高温烧煮和低温焖饭， $S_1$为挡位自动控制开关， $R_0$和 $R$均为电热丝， $R_0$的阻值为 $1210\Omega$，该电饭锅铭牌技术参数如表所示（低温焖饭档额定功率模糊不清）。求：

某型号电饭锅
额定电压		$220V$
额定功率	高温烧煮	$840W$
	低温焖饭
电源频率		$50\mathit{Hz}$

（1）电饭锅高温烧煮 $0.5h$消耗的电能；

（2）电饭锅低温焖饭时的额定功率；

（3）电热丝 $R$的阻值。

金属铂的电阻对温度变化很灵敏，可以制成电阻温度计，小明找来铂丝电阻 $R_t$，将其置于装有液体的烧杯内，通过外界改变液体的温度，用如图甲所示的电路测量其电阻值与温度的关系。

（1）图甲是小明开始时连接的电路，其中存在一处连接错误，请你在错误的导线上打“ $\times$”，并用笔画线代替导线在原图上画出正确的是接法。

（2）开关闭合前，滑动变阻器的滑片应移至　　 $(A/B)$端。

（3）下列液体，适合加在烧杯中的是　　。

$A$．自来水   $B$．煤油   $C$．食盐溶液   $D$．酱油

（4）小明测出铂丝电阻阻值与温度的关系如表，其中温度计示数为 ${20}^{°}\text{C}$时，电压表、电流表示数如图乙所示，此时 $R_t$阻值为　　 $\Omega$。

温度 $t{(}^{°}\text{C})$	100	80	60	40	20	0
电阻 $R_t\left(\Omega \right)$	150	130	110	90		50

（5）请在图丙中作出铂丝电阻 $R_t$的阻值与温度的关系图象。

（6）小明从实验室找来了一个直流恒流电源，如图丁所示，调节旋钮可以选择不同的输出电流，正常工作时，其输出电流不随外部条件的变化而变化，请利用该恒流源以及甲图中某一电表、开关、导线和该铂丝电阻设计一个简易电阻温度计，并在方框中画出原理图，

（7）根据你在丙图中所画的 $R_t-t$图象，当恒流源的输出电流为 $0.15A$，你设计的温度计所能测量的最高温度为　　 ${}^{°}\text{C}$，如果要提高该温度计所能测量的最高温度值，请你提出一种简便的方法：　　。

小华利用如图甲所示的实验装置探究“水沸腾时温度变化的特点”。

（1）在水温升高到 ${90}^{°}\text{C}$后，每隔 $1\mathit{min}$记录一次温度计的示数，直到水沸腾并持续几分钟后停止读数，图乙为第 $3\mathit{min}$时温度计的示数，请你帮她读出示数并填入表格中。

时间 $/\mathit{min}$	0	1	2	3	4	5	6	7
温度 ${/}^{°}\text{C}$	90	92	94	96	98	98	98	98

（2）根据表格中数据，小华实验时，水的沸点是　　 ${}^{°}\text{C}$，此时大气压可能是　　（大于 $/$小于 $/$等于）1个标准大气压。

（3）如图丙中 $A$、 $B$所示，其中　　图是在第 $5\mathit{min}$的气泡的变化情况。

（4）在这次实验中，小华发现从开始加热到沸腾的这段时间过长，为了缩短实验的时间，可以采取的措施是　　。（回答出一条即可）

（5）用酒精灯给水加热是利用　　的方式改变水的内能， $200g$的水温度由 ${90}^{°}\text{C}$上升到 ${98}^{°}\text{C}$吸收的热量是　　 $J$．（水的比热容 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right))$

2016年5月，中国首批“电电气”新能源公交汽车在常州使用。它既可以用充电桩充电，也可以用车辆顶部的太阳能电池板为车辆辅助充电，还可以使用天然气，当蓄电池电力储存不够时，就用燃气发动机为汽车提供动力，太阳能电池板每天能向着蓄电池充入 $10\mathit{kW}·h~20\mathit{kW}·h$的电能。已知蓄电池消耗的电能有 $90\%$转化为汽车前进所做的功，天然气完全燃烧时产生的内能有 $30\%$转化为汽车前进所做的功，天然气热值为 $4.5\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$，该车行驶时受到的阻力为 $3.6\times {10}^{3}N$。

（1）当车辆以 $72\mathit{km}/h$匀速行驶时，牵引力的功率为多少？

（2）太阳能电池板提供的电能每天最少能让汽车匀速行驶多少距离？

（3）若汽车使用太阳能电池板提供的电能，则每天最多可以节约天然气的质量为多少？

图甲是一款深受人们喜爱的便携式充电喷雾小风扇（部分参数如表），具有只扇风不喷雾和既扇风又喷雾两档工作状态。

喷雾小风扇部分参数
输出电压	$4V$
喷雾功率	$4W$
出风功率	$4W$
电池容量	$6000\mathit{mAh}$

（1）图乙是小风扇喷雾时水位自动报警器的工作原理图，当水箱内的水位较低时，红灯亮报警，请结合图说明其工作原理。　　。

（2）小风扇在只扇风状态下工作10分钟消耗的电能是多少？

（3）商家宣称此款小风扇充满电后，在喷雾状态下可持续工作5小时，通过计算判断他们的官宣与实际是否相符。

某品牌太阳能汽车如图甲，通过安装在车顶和前端的电池板收集太阳能；玻璃采用防太阳辐射的层压玻璃制作而成，车身轻便灵活。

（1）若该车身的材料要求强度高且轻便，则表中最理想的材料是　　；

材料	锰钢	铝合金	钛合金	碳纤维
性能（强度）	强	较弱	较强	强
密度 $/\mathit{kg}\cdot m^{-3}$	$7.9\times {10}^3$	$3.0\times {10}^3$	$4.5\times {10}^3$	$1.6\times {10}^3$

（2）若该车质量是400千克，车上载有人和物品质量共为100千克，车轮与地面的总接触面积为 $2.0\times {10}^{-2}$米 ${}^2$，该汽车对水平地面的压强为多少？

（3）若该汽车以最大输出功率 $P$为800瓦在水平路面上做匀速直线运动，一段时间后再将功率减小到 $P_1$，并保持此功率做匀速直线运动。上述运动过程的速度 $-$时间图像如图乙，设运动过程中汽车所受阻力不变，则汽车受到的阻力是　　牛， $P_1$为多少？

丽水白云森林公园位于市区北面，空气新鲜，风景优美。小科同学经常沿公园内的盘山公路快步行走，锻炼身体。

小科同学重力为500牛，从白云山下步行到离出发点100米高度处，需克服自身重力做多少功？

“骑泥马”是一种海涂趣味运动（如图），小金双手握住“泥马”上的横档，一只脚跪在“泥马”上，另一只脚用力蹬海涂，“泥马”就在海涂上“疾行如飞”，已知小金质量为 $62\mathit{kg}$，“泥马”的质量为 $10\mathit{kg}$。（不考虑运动泥对“泥马”和人质量的影响）

（1）小金以他所骑行的“泥马”为参照物，他的运动状态是　　。

（2）小金在运动过程中的某一时刻，一只脚跪在水平“泥马”上，另一只脚悬在空中，“泥马”对海涂压力的受力面积是 $0.4m^2$，求此时“泥马”对海涂的压强。

（3）运动结束后，小金从地面将“泥马”抬到距地面高为 $1.2m$的架子上，用时 $2s$，求此过程中，他克服“泥马”重力做功的功率。

如图所示为“无人机”（多功能飞行器），它具有4个旋翼，可通过无线电进行操控，其在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景。

（1）起飞时，增大四个旋翼的转速，使吹向下方的风量增加，无人机就会上升，这是因为力的作用是　　。在空中飞行时，只要增加　　侧两个旋翼的转速，就能使无人机右侧抬升，向左倾斜飞行。

（2）若该机在30秒内匀速竖直上升120米进行空中拍摄，则它飞行的速度是多少米 $/$秒？

（3）该机一个旋翼的电动机额定功率为30瓦，额定电压为15伏，电动机正常工作时，通过的电流为多少安？

（4）该机所需的能量是由一块输出电压为15伏，容量为 $5000\mathit{mA}·h$的电池提供，若电能的 $80\%$用于飞行，飞行时的实际功率为 $100W$，则该机最多能飞行多少时间？