初中物理能量计算题

如图所示是某太阳能电动汽车的电路简化图，由太阳能电池给电动机提供动力，通过一个调速电阻改变电动机转速。已知：太阳能电池电压600V保持不变，调速电阻的最大阻值10Ω，闭合开关，求：

（1）当滑片P在最左端时，电动机的功率是18kW，此时电流表的示数为多大？
（2）当滑片P在最右端时，电压表示数为500V，通过调速电阻的电流为多大？
（3）当滑片P在最右端时，电动机的能量利用效率是多少？
［提示：不考虑电动机的内部电阻，电动机的能量利用效率等于电动机消耗的电能（或功率）占整个电路消耗的电能（或功率）的百分比。］

小刚同学家有一台电热水器，铭牌如下表所示。

小天鹅“蓝金刚”XCD－50B型全自动电热水器
额定功率（kW）	2	加热方式	电加热器
额定电压（V）	220	类别	防触电保护一类
温度设定范围（℃）	20～90	净重（kg）	20
容量（L）	50	整机外形尺寸（mm）	530×400
出厂时间	2013年10月1日

根据铭牌所提供的信息，求：
（1）该电热水器电热丝正常工作时的电阻是多大？
（2）电热水器正常工作持续45min产生的热量是多少焦？
（3）若夏天用电高峰时家庭电路的实际电压只有198V，不考虑电热丝电阻随温度的变化，则电热水器在用电高峰时的实际功率为多少？

(8分)一天，小明注意到家中的灯泡比平常亮，猜测可能是电压超过了220 V，为了证实他的猜测，他做了如下实验：关闭家中其他用电器，只开一盏“220 V  100 W”的电灯，观察到家中标有“3000 R/kW·h”字样的电能表在20 min内转盘转了121转．
（1）这盏灯的电阻多大？（不计温度对灯丝电阻的影响）
（2）在20 min时间内这盏灯消耗的电能是多少？
（3）小明家此时的实际电压是多少？
（4）为使这盏灯能正常发光，应串联一个多大的电阻？

图甲表示一种自动测定油箱内油面高度的油量表（实际上是量程为0-0.6 A的电流表改装而成），滑动变阻器R的最大值为60 Ω，金属杠杆的右端是滑动变阻器的滑片。从油量表指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度．电源电压为24 V，R₀为定值电阻，
（1）R₀的作用是                         ，当油箱油面下降时，油量表的示数将变     。
（2）油箱装满汽油时，油量表示数为最大值（即电流表达到最大值，此时，滑动变阻器的触头在某一端），R₀的阻值为_______Ω。
（3）当油箱中的汽油用完时（此时滑动变阻器的触头在另一端），电路中的电流为___   _A。
（4）改装设计：用电压表代替电流表做油量表，图16中的乙图已画出部分电路，请在乙图中完成电路的设计。
要求：当油箱中的油用完时，油量表（电压表）的示数为零。

有两个电路元件A和B，流过元件的电流与其两端电压的关系如图（甲）所示。把它们串联在电路中，如图（乙）所示。闭合开关S，这时电流表的示数为0.2A.

(1)求电源电压和元件A的电阻   （2）元件B通电10分钟所耗的电能和电功率。

某风景区山以汽油为燃料的观光汽车沿该盘山公路（盘山公路近似处理为斜面）以36Km/h的速度匀速行驶，经过15min从山脚到达山顶；汽车上山时沿路面获得的牵引力恒为9.2×10³N。已知汽油完全燃烧释放的热量转化为汽车牵引力做功的效率为30%，汽油热值q=4.6×10⁷J/Kg，求：
（1）汽车上山时牵引力发挥的功率为多大。
（2）汽车从山脚到山顶消耗了多少千克的汽油。

6月5日是世界环境日，今年我国的主题是“低碳减排，绿色生活”．人类对能源的需求越来越大，世界能源危机日益突出，如何合理利用和开发能源，提高能源的利用率，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题．

（1）图甲为近两个多世纪以来人类能源消耗曲线图，由图可知，自1950年以来，人类能源消耗的情况是            

A．显著增长；

B．平稳增长；

C．稳中有降；

D．显著减少

（2）请你说出太阳能的好处之一                  ，缺点                  。
（3）太阳能热水器（如图丙）已走进了千家万户，小名家的太阳能热水器接受太阳能的总有效面积为2m²，热水器每平方米的面积上1h得到的太阳辐射能平均为2.52×10⁶J，热水器仅能把接收的太阳能的50%转化为水的内能，若光照3h可以使热水器内初温为20℃、质量为100kg的水温度升高到多少摄氏度？已知水的比热容是4.2×10³J/（kg ℃）．

如图所示，质量为1.2kg的木块浮在水面上静止不动，求：

（1）这时木块受到的浮力是多大？
（2）此时木块浸在水中的体积为多少？
（3）该木块体积是2×10^-3m³，要使木块刚好浸没在水中，至少需要多大的力向下压木块？

无水箱式电热水器具有体积小、加热快的优点，图甲是它的工作原理图。

甲                     乙                丙
（1）温控器：水温传感器测量到出水温度并将信息传给微电脑芯片，微电脑芯片将测量到的水温和预先设定的温度进行比较，然后即时控制温控器内的两个开关的状态，从而让喷头喷出预先设定温度的热水。请在图乙虚线框中补齐温控器内的两个开关。
（2）水压控制开关：当热水器内没有水或水压过低时，图丙所示的水压控制开关能确保电热水器停止工作。图中顶杆必须具有很好的        性才能防止漏电。
（3）家庭电路中该电热水器在正常电压下工作，当喷头喷出水的流量为4.5L/min时，5℃的冷水经过加热后温度最高可达38℃，已知通过电热水器的电流为52.5A，则该电热水器的加热效率多少？如果此时还要进一步提高水温，应该怎样调节冷水的流量的大小？

某自动恒温箱的控制电路如图甲（a、b端所控制的加热电路未画出）．箱内电阻R_l=5kΩ，R₂为热敏电阻，其阻值随温度变化的图像如图乙所示，电源电压为12 V．当a、b间的电压U_ab小于2.4 V时，恒温箱内的电热丝通电加热；当a、b间的电压U_ab大于3 V时，电热丝停止加热．

（1）a、b间的电压U_ab等于2.4 V时，控制电路中的电流为________mA，热敏电阻R₂的阻值为_______kΩ．
（2）恒温箱内的温度范围为___℃到___℃．

某太阳能热水器，向其中注入50kg的水，阳光照射—段时间后，水温从10℃升高到50℃。水的比热容是4.2×10³J／(kg·℃)。试求：
(1)这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少?
(2)如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×10⁷J，则这段时间该热水器的效率是多少?
(3)如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少m³的天然气；（天然气的热值为8.4×l0⁷J／m³，天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收）

如图所示，一艘排水量100吨的货船，船上装有质量为8吨的货物A，货物A的底面积为5m²（货物A地面与船完全接触）．求：

（1）该船满载时受到的浮力；
（2）货物A对船的压强；
（3）将货物A从船上卸下后，船排开水的体积减少多少？（ρ_水=1.0×10³kg/m³  g=10N/kg）

如图所示，电源电压为12V，且保持不变，定值电阻R₁为24Ω，小灯泡上标有“6V  3W”字样．灯丝电阻不随温度改变．

（1）求灯泡的额定电流．
（2）求当S、S₁、S₂都闭合时，R₁的电功率．
（3）当只闭合S，断开S₁，S₂，滑动变阻器滑片P移至中点时，小灯泡恰好正常发光，求滑动变阻器的最大阻值．

电热饮水机有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S₀自动控制），从说明书上收集到如表数据及如图所示的电路原理图：

热水箱容量	2L
额定电压	220V
加热时的功率	400W
保温时的功率	40W

（1）分析说明温控开关S₀断开时，饮水机处于哪种工作状态？
（2）求电阻R₂的阻值．
（3）求电热饮水机在加热状态下的工作电流．

如图所示，放置在水平地面上的平底薄壁容器重10N，底面积0.01m²，内装40N的水，水深0.15m．现将重为17.8N的实心铜块系在弹簧测力计挂钩上，并把它完全浸没于容器内的水中（水未溢出，铜块未接触容器底部ρ_铜=8.9×10³kg/m³）．求：

（1）铜块未放入水中时，容器底部受到水的压力是多少？
（2）铜块完全浸没于水中后，弹簧测力计的示数是多少？
（3）铜块完全浸没于水中后，容器对水平地面的压强是多少？