初中物理能量计算题

如图所示，电源电压恒定不变，小灯泡L标有“6V  3W”字样，滑动变阻器R₂的最大阻值是20Ω。

（1）当开关S₁、S₂闭合，滑片P置于b端时，小灯泡正常发光，求此时电流表的示数。
（2）当开关S₁闭合、S₂断开，滑片P置于a端时，电流表的示数为0.2A，求此时R₁两端的电压。

图甲是从湖底打捞一个柱形物体的简化示意图，在打捞的过程中物体始终以0.2m/s的速度匀速竖直上升。图乙是打捞过程中拉力随时间变化的图象，其中AB段表示物体浸没在水中时提升的过程，提升的高度为h；BC段表示物体出水的过程；CD段表示物体全部露出水面后继续提升的过程。若忽略摩擦力和水的阻力，求：

（1）物体浸没在水中时被提升的高度h及在此过程中拉力所做的功。
（2）该物体浸没在水中时所受的浮力。

如图所示为FDP30C型柴油水泵机组（水泵机组动力由柴油机提供），它的优点是重量轻、体积小、功率大；省时、省油、省心．该水泵机组的效率为40%，正常工作1小时可以将54m³的水抽到20m高处，请计算这个过程中：（g=10N/kg，q_柴油=4.3×10⁷J/kg）．

（1）水泵机组对水做了多少功？
（2）水泵机组的有用功功率是多少？
（3）水泵机组消耗多少柴油？（结果保留两位小数）

如图所示，电源电压为12V，且保持不变．已知滑动变阻器的最大阻值为24Ω，R₀为未知阻值的定值电阻，小灯泡标有“6V  3W”字样，求：

（1）灯泡的电阻和正常工作时的电流各是多少？
（2）当S闭合，S₁，S₂都断开时，要是小灯泡正常发光，滑动变阻器接入电路的阻值为多大？
（3）当S闭合，S₁， S₂都断开时，移动滑动变阻器的滑片P至  端时（a或b），小灯泡的亮度最暗，此时电流表的示数是  A（计算结果保留两位小数）
（4）S，S₁，S₂都闭合时，调节滑动变阻器的滑片，使电路中的总功率最小，且最小功率为18W，求R₀的阻值．

如图甲所示，是某种电热饮水机的简化电路示意图．图乙是它的有关参数．它有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S₀自动控制），试问：

（1）饮水机处于保温状态时温控开关S₀应处于什么状态？并说明理由．
（2）R₁和R₂的电阻值各是多大？
（3）在用电高峰期，该饮水机的实际工作电压只有200V，加热效率为80%，若将装满水箱的水从20℃加热至100℃，需要多长时间？（c_水=4.2×10³J/（kg•℃），ρ_水=1.0×10³kg/m³，忽略温度对电阻的影响）

图甲是用来焊接PVC塑料管道的热熔器外观照片．其内部电路如图乙，S₁是手动电源开关．S₂是温控开关，作用是完成“加热模式”和“保温模式”之间的切换．L是指示灯（在S₁闭合情况下L始终能正常发光），R₁是限流电阻．下表是有关元件的物理参数．

（元件）项目	参数	（元件）项目	参数
电源电压	220V	L灯	0.1A，2W
加热功率	1210W（不含L及R1的功率）	R2	202Ω

（1）求R₁的阻值；
（2）求保温功率（不含L和R₁的功率）；
（3）求该热熔器（全电路）在保温模式下1min消耗的电能．

在建筑工地上常看到这种起重机械，利用它吊起混凝土结构的吊板。现已知物重G＝600N，拉力F＝250N，求：


（1）重物升高0.5m的过程中，所做的额外功及机械效率为多大？
（2）若将重力为750N的重物提升到0.5m，拉力做的总功为多大？此时滑轮组的机械效率如何变化？（不计绳重和摩擦力）．

如图甲所示的电路，灯泡L₁的电阻为5Ω，当开关S闭合后，两灯都发光．这时两个电流表A₁、A₂指针所指的位置都如图乙所示，电压表的示数如图丙所示．求：

（1）开关闭合时，灯泡L₁和L₂组成  电路．A₁、A₂的示数分别为 A、 A．
（2）通过灯L₁和灯L₂的电流分别为多大？
（3）灯L₁和灯L₂两端的电压分别为多大？
（4）当开关断开时，灯泡L₁的电阻变化吗？为什么？（不考虑温度对电阻的影响）

为防止酒驾事故的出现，酒精测试仪被广泛应用．有一种由酒精气体传感器制成的呼气酒精测试仪，其简化电路如图所示，其中定值电阻R₀=20Ω，电源电压恒为8V；R为酒精气体传感器，电流表有“0～0.6A”和“0～3A”两个量程．经过多次实验得出酒精气体传感器的阻值与酒精气体浓度的关系，如下表所示．

酒精气体浓度/（mg/mL）	0	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8
酒精气体传感器的阻值R/Ω	60	40	30	20	16	13	11	10.5	10

请回答下面问题：
（1）电流表所选量程应为   ．
（2）由上表可知，当酒精气体浓度增大时，酒精气体传感器R的电阻会   ，电流表示数会    ．（选填“变大”、“变小”或“不变”）
（3）按规定，若酒精气体浓度在0.2mg/mL～0.8mg/mL之间，属于酒驾；等于或大于0.8mg/mL为醉酒驾车．当电流表的示数为0.2A时，酒精气体浓度为   mg/mL，属于    （选填“正常驾驶”、“酒驾”或“醉酒驾车”）．

在如图所示的电路中，R₁=10Ω，R₂=20Ω，闭合开关后，电流表的示数为0.3A．

求：
（1）电源电压；
（2）通过电阻R₂的电流；
（3）电路工作1分钟消耗的电能．

桂林着力打造广西风电基地，预计到“十二五”期末，建成的风电装机容量达到100万千瓦。如图，风力发电——即是风轮机叶片不断受到风力的推动而转动，继而带动发电机工作输出电能。若风力发电机，每片风叶质量为6t，长为40m。下表给出了1kg空气在不同风速下速度（ν）与动能（E）的关系：（空气密度取1.2kg/m³）

（1）当风速为6m/s时， 每千克空气具有的动能是多少焦耳？
（2）如果一台这样的风力发电机平均每秒可以输出1.2×10⁵J的电能，则1000台这样的风力发电机，一年获得的电能相当于完全燃烧多少千克的煤产生的能量？（一年工作时间按3000h，煤的热值为3×10⁷J/kg）
（3）当风速为10m/s时， 若风力发电机风轮正面迎风，这台发电机每秒钟能对外提供3.8×10⁵J的电能，则它将风能转化为电能的效率是多少？

如图甲是某学校使用的电开水器，乙图是简化电路（R₁、R₂都是加热电阻）．当加入冷水后，开关接1位置，电开水器处于加热状态，将水烧开后，开关自动跳转到2位置，电开水器处于保湿状态，电开水器额定电压为220V，容量为50L，加热功率为5.5kW．[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]，求：

（1）R₁的电阻；
（2）将水箱装满20℃的水加热到沸腾（标准大气压下 ），水吸收的热量；
（3）加满水烧开后，电开水器处于保温状态时，若无人接水，水每分钟放出的热量为6×10⁴J，为保持水温不变，计算电阻R₂的阻值．

如图甲是某学校使用的电开水器，乙图是简化电路（R₁、R₂都是加热电阻）．当加入冷水后，开关接1位置，电开水器处于加热状态，将水烧开后，开关自动跳转到2位置，电开水器处于保湿状态，电开水器额定电压为220V，容量为50L，加热功率为5.5kW．[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]，求：

（1）R₁的电阻；
（2）将水箱装满20℃的水加热到沸腾（标准大气压下 ），水吸收的热量；
（3）加满水烧开后，电开水器处于保温状态时，若无人接水，水每分钟放出的热量为6×10⁴J，为保持水温不变，计算电阻R₂的阻值．

如图所示电路，电源电压为9V，保持不变，定值电阻R₀的阻值为20Ω，灯泡L上标有“6V3W”字样，滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样．当开关S₂断开，S、S₁闭合时，调节滑动变阻器使灯泡L正常发光（设灯泡电阻不变）．求：

（1）灯泡L的电阻值；
（2）灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的电阻值；在5min内，滑动变阻器产生的热量；
（3）要使整个电路消耗的电功率最小，应如何操作？并求出此时整个电路的电功率（不考虑电路中无电流通过的情况）

三峡水电站有“照亮半个中国”的美誉，它的年平均发电量约为8.5×10¹⁰kW•h，相当于一座年消耗5×10¹⁰kg标准煤的火力发电站的发电量．
（1）标准煤的热值为2.9×10⁷J/kg，完全燃烧5×10¹⁰kg标准煤能放出多少热量；
（2）以三峡水力发电代替同等的火力发电，每年会少排CO₂气体1.2×10¹¹kg，这些气体的体积是多少m³（通常情况下CO₂气体的密度为2kg/m³）；
（3）根据本题中的数据，计算火力发电的效率．