初中物理能量计算题

2013年12月2日，玉兔号月面巡视探测器（月球车）成功发射，并成功实现软着陆，如图所示玉兔号有独立驱动的六轮摇臂式行走系统（每个轮子与地面接触面积为100cm²），月球车高1.5m，质量为144kg，速度可达0.2km/h。

求：
（1）玉兔号在月球表面行驶4km所用时间为多少？
（2）在地球上重6N的物体在月球上重1N，月球车对月球表面的压力和压强各为多少？
（3）假如月球车在行进过程中受到的阻力是压力的0.2倍，月球车匀速直线前进20m，牵引力做的功是多少？

如图所示，某品牌电热水壶的铭牌上标着如下表所示的数据，求：

额定电压	220V
热水壶容量	1.5L
加热时功率	2000W
频率	50Hz

(1)该电热水壶正常工作时的电阻；
(2)电热水壶正常工作时加热一壶水需要4.5 min，加热这壶水时消耗了多少电能？
(3)如果在用电高峰期用电热水壶烧水，电压只有198V，这时电热水壶发热时的实际功率。

甲图为升降机电路的部分原理图，电源电压恒定为6V，R₀为定值电阻，电压表量程为0﹣3V，压敏电阻R₁的阻值与所受压力大小的关系如图乙所示．

（1）压敏电阻不受压力时，电压表示数为2V，定值电阻R₀的电功率为多少？
（2）在电路正常工作时，此压敏电阻能承受的最大压力为多少？
（3）在不改变电表的条件下，要增大压敏电阻的承压范围，应如何调整？（写出一条）
（4）若在升降机底板上放置一个物块，静置时电压表示数为U₀，当升降机匀速下降使，电压表示数  （选填“大于”、“等于”或“小于”）U₀．

如图甲是顺顺家的电饼铛，它的上、下盘可以分别加热，图乙为其内部电路图，R_上、R_下分别为上盘和下盘的加热电阻．当上、下同时加热时电饼铛正常工作的总功率为2200W，且上、下盘的加热功率相等．

（1）当上、下盘同时加热时，电饼铛的工作总电流是多少？
（2）下盘加热电阻是多少欧？
（3）用这个电饼铛上、下盘同时加热牛肉．若将0.5kg，20℃的牛肉加热至100℃，需要多长时间？不计热损失，c_牛肉=3.3×10³J（kg•℃）．

科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路（设环境温度不高于20℃），由工作电路和控制电路组成．工作电路中的电热器上标有“220V  2000W”的字样；控制电路中热敏电阻R_t作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙所示，R₁为滑动变阻器．电磁铁产生的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图丙所示，衔铁只有在不小于3N吸引力的作用下才能被吸下．闭合开关S（不计继电器线圈的电阻）．

（1）用电热器给恒温箱中100kg的水加热，正常工作20min时，水温由20℃升高到25℃，求电热器的加热效率？
（2）调节滑动变阻器，使R₁=280Ω，为了把温度控制在25℃左右，设定在水温低于25℃时自动加热，在水温达到25℃时停止加热，求控制电路中的电源电压U是多少？
（3）设控制电路中电源电压U不变，将水箱中水温由25℃的恒温调节到30℃的恒温，应  （填“增大”或“减小”）滑动变阻器接入电路中的阻值．

(4分)根据能量守恒定律，瑞士大学学生设计了一款灯壶合的“水壶台灯”，如图所示，“水壶台灯”是由玻璃壶、圆形底座和白炽灯组成．白炽灯与壶形灯罩下方的凹槽正好吻合（灯泡不直接与水接触），可将发光时所产生的热能用于茶水保温．白炽灯标有100W字样，求：

⑴该台灯正常工作半小时时所消耗的电能；
⑵若上述电能的91%转化为内能，可将多少千克初温为40℃的茶水加热至90℃．

水平地面上的圆桶装有体积为0.01m³的水，圆桶与地面接触面积为0.2m²，g取10N/kg，ρ_水=1.0×10³kg/m³，桶自重忽略不计，求：

⑴这桶水的质量．
⑵这桶水对地面的压强．
⑶如图，若用动滑轮将此桶水匀速提升1m，所用拉力60N，求动滑轮的机械效率．

一个不规则的实心物体，质量55g，放入装满纯水的烧杯中，沉入底部，排开0.5N的水。然后向烧杯中加盐并搅拌，直到物体悬浮为止，g取10N/kg。求：
（1）物体在纯水中所受的浮力；
（2）物体的体积；
（3）物体悬浮时盐水的密度．

为提倡环保，促进节能减排，鼓励使用新能源，2015年5月18日，国家税务总局等部门出台相关免征车船税优惠政策，纯电动车也在免税之列。
一辆纯电动客车铭牌上部分参数如表格所示。

最大允许总质量	18000kg
额定载客人数	57
电动机额定功率	90kW
电动机额定电压	600V
电池容量	600Ah

某次搭载乘客时车与人的总质量为15000kg，假如车的在额定功率下以20m/s的速度沿水平路面匀速行驶20min，所受阻力为车与人总重力的0.02倍，g取10N/kg.求：
（1）电动机的额定电流。
（2）该过程客车消耗的电能。
（3）该过程客车所受阻力的大小。
（4）该过程客车牵引力所做的功。

如图所示，放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器重6N，底面积100cm² ，弹簧测力计的挂钩上挂有重为27N的金属块，现将金属块浸没在水中，容器内水面由20cm上升到30cm（g取10N/kg ， ρ_水=1.0×10³kg/m³）。求：

（1）金属块未放入水中时（如图甲），容器底部受到的水的压强；
（2）金属块浸没在水中静止后弹簧测力计的示数；
（3）金属块浸没在水中（未与底部接触，如图乙），容器对桌面的压强。

如图所示，电源电压U=12V，R₁为定值电阻，阻值为24Ω，R₂为滑动变阻器， R₂的最大阻值为48Ω，小灯泡标有“6V  3W”字样，小灯泡的U-I关系如图所示。求：

（1）小灯泡正常工作时通过灯丝的电流是多少？
（2）S闭合，S₁、S₂都断开时，调节滑动变阻器，当小灯泡两端的电压为4V时，滑动变阻器接入电路中的电阻值为多大？

我市海洋打捞队的一打捞装置可简化为如图所示的系统．在某次打捞过程中，该装置置从100m深的海底将一物体竖直向上提起至离海面10m高处．该过程可视为水中和空中两个速度大小不同的匀速过程．忽略物体刚要离开水面到刚好完全离开水面过程及速度大小的变化过程．经过A处时物体受到的拉力为4×10⁴N，经过B处时物体受到的拉力6×10⁴N．已知g=10N/kg，海水的密度1.0×10³kg/m³，不计水和空气的阻力，请计算：

（1）物体在A处受到的浮力和物体的体积；
（2）若用于提升工作的柴油机的输出功率恒为69kW，整个提升过程用时80s，求该打捞装置的机械效率．

图甲是某同学设计的调光电路图，他将粗细均匀的电阻丝R通过滑片P接入电路，闭合开关，滑片从最左端向最右端滑动的过程中，电压表与电流表的示数呈图乙所示的规律变化。（小灯泡的电阻不随灯丝温度的变化而改变）求：

（1）当电流表的示数为0.4A时，可变电阻R接入电路的阻值；
（2）可变电阻R接入电路的阻值变化范围；
（3）小灯泡的阻值；
（4）小灯泡的最大功率。

碳纤维具有密度小、强度大等优点．如图所示的碳纤维山地自行车质量为15kg，人骑车时自行车的每个轮胎与地面接触面积约为20cm²， 取g=10N/kg．则：

（1）山地自行车上一个质量为36g的碳纤维零件，其体积为20cm³， 则该碳纤维材料的密度多大？
（2）已知ρ_水=1.0×10³kg/m³，将质量7.2kg碳纤维实心圆柱体浸没在水中，其受到的浮力多大？
（3）当质量45kg的人骑该自行车在水平地面上行驶，对地面的压力和压强的大小分别多大？

小亮的妈妈买了一个“半球”牌自动热水壶送给爷爷，其铭牌如表，小亮为了给爷爷说明电热水壶的使用方法，他接水至800ml刻线处，然后把水壶放在加热座上，拨动开关，5min后水烧开，水壶自动断电，已知水的初温为20℃。

自动电热水壶
型号	ZDH1008
电源	220V  50Hz
额定功率	1100W
容量	800ml
编号	H8017664

 
（1）这壶水吸收的热量为多少？[c_水=4.2×10³J/(kg·℃)]
（2）烧水时家中电压为220V，求电热水壶的热效率。
（3）在用电高峰，电路中的实际电压将为198V，这时电热水壶的实际功率为多大？