初中物理能量计算题

某研究性学习小组设计了一种测定风力的装置，其原理如图所示．迎风板与一轻质弹簧一端连接，穿在光滑的金属杆上，弹簧由绝缘材料制成，均匀金属杆的阻值随长度均匀变化，工作时迎风板总是正对风吹来的方向．电路中左端导线与金属杆M端相连，右端导线接在迎风板上N点并可随迎风板在金属杆上滑动，两端导线与金属杆均接触良好．
已知电源电压恒为4.5V，定值电阻R＝1.0Ω．金属杆接入电路中的电阻Rx与迎风板所承受风力F的关系如图所示．

(1)若在电路中接人一电压表，使电压表示数随风力的增大而增大，请在图中适当位置画出电压表；
(2)无风时，求电压表的示数和定值电阻消耗的电功率；
(3)如果电压表的量程为0～3V，求该装置所能测量的最大风力．

学习了电学相关知识后，学校举办了一次综合实践活动，活动的主题是利用电流表或电压表制作一个简易电子秤．图20是小红设计的电子秤原理图，其中E为干电池(2节)；A是电流表（电子秤示数表盘)；R₀是定值电阻(5Ω)；R是一根长为6cm阻值为15Ω的均匀电阻丝．c是一根弹簧，其所受压力F与压缩量△L的关系如图21所示(塑料盘的重力不计，g取10N／kg，制作时，调整弹簧的长度，使之不称重物时滑片P刚好在电阻丝的a端．

⑴该电子秤的最大称量是多大．应选用的电流表最大量程是多少．
⑵当电流表的指针指在0.3A处时，所称重物的质量是多少．

在学校举行的物理创新大赛上，某班的科技小组设计了一种测量压力的压力测量仪。如图所示，压力表是由电压表改装而成，R₁为定值电阻，阻值为20Ω，R₂为滑动变阻器，规格为“10Ω  lA"。金属指针OP可在金属杆AB上滑动，且与它接触良好，金属指针和金属杆电阻忽略不计。M为弹簧，在弹性限度内它缩短的长度与其所受的压力大小成正比。当托盘所受压力为零时，P恰好位于R₂的最上端；当托盘所受压力为100N时，P恰好位于R₂的正中间，此时电压表的示数为3V。求：

（1）电路中电流是多大？
（2）电源电压是多少伏？
（3）假设金属指针OP在金属杆AB上滑动时，弹簧的形变都在弹性限度内。求此压力测量仪的测力范围？
（4）压力50N的刻度位置标在电压表表盘多少伏的刻度线上?

小张同学在学校的综合实践活动中，用圆柱形容器制作了一个可以测量物体质量的装置，它的底部较重，可以竖直漂浮在水中，总质量为0.2千克、底面积为4×10^-3米²。 不放物体时，在与水面所对应位置处标为质量“0”刻度线，
如图甲所示，请解答下列问题：

⑴不放物体时，该装置所受的浮力是多大？
⑵在该装置中放入质量为0.8千克的物块，如图乙所示，则水面与容器下底面的距离h是多少？
⑶如果用该装置测量不同物体的质量，能在容器壁的刻度上直接读出，它的刻度是否均匀？为什么？

底面积为50cm²的平底圆柱形容器内盛满某种液体后，置于水平桌面中央（容器壁厚度不计）。液体的压强与深度的关系如图甲所示。现将一个质量为0.08kg的金属块A用轻质细线悬挂在弹簧测力计下，再缓慢浸没于容器内的液体中，待金属块静止后，擦干容器外壁，弹簧测力计的示数如图乙所示。求：

（1）液体的密度是多少？
（2）金属块排开液体的质量是多少？
（3）剪断细线，金属块下沉到容器底部，此时容器对桌面的压强比只盛满液体时对桌面的压强增大了多少？

如题图所示的电路，电源电压为6V且保持不变，滑动变阻器R₁标有“50Ω 2A ”字样。

（l）将滑片P移到最右端，闭合S₁，断开S₂，求电流表的示数I₁.
（2）保持滑片P在最右端，闭合S₁、S₂，电流表示数I="5" I₁，求R₂的阻值。
（3）将滑片P移至某一位置，闭合S₁、S₂，电流表示数为0.68A，求此时滑动变阻器R₁接入电路的阻值。

(6分) 如图，灯泡L₁、L₂的电阻分别是R₁=30Ω， R₂=10Ω，串联接在电路中，通过L₁的电流是0.3A，求：

（1）电路的总电阻R；
（2）R₁两端的电压U₁
（3）电源电压。

随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家。一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20kW。若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q＝4.6×10⁷J/kg，小汽车发动机的效率为25％。求小汽车在这段路程中：（1）行驶了多少秒？（2）发动机所做的功（3）消耗汽油的质量

如图所示的滑轮组，某人用200N的拉力将重为480N的物体匀速提起2m，所用的时间为5s（不计摩擦和绳重）。求：

（1）总功及其功率各是多少？
（2）滑轮组的机械效率是多少？
（3）此动滑轮的重力为多少N？
（4）若用该滑轮组将重600N的物体匀速提升时，它的机械效率又是多少？

“赛龙舟”是端午节里的传统节目．小安同学自制了一个卡通龙舟，她想用亮度可调节的红、绿灯做它的眼睛．她选用规格为“12V 6W”的红灯和“12V 12W”的绿灯及“24Ω 2A”的滑动变阻器等元件设计了如图电路．当闭合开关S、S₁、S₂，且滑动变阻器的滑片P移至b端时，两灯都正常发光（电源电压不变，不考虑灯丝电阻的变化）．求：

（1）两灯都正常发光时电流表的示数为多少？
（2）该电路中最大电功率和最小电功率分别为多少？

世界首次高寒高铁运营最高速度300km/h的哈大高铁，正式通车．如图所示为以哈大客运专线主要车型动车组．

（1）当该动车组用以100m/s的速度匀速直线行驶10min后，则该列车行驶了多少公里？
（2）该动车组的每节车厢上都配有电热水器．在标准大气压下，15分钟内把10kg、20℃的水烧开．电流至少要做多少功？（c_水=4.2×10³J/（kg．℃）
（3）若它工作时的电功率为4.2kW，则该电热水器的热效率为多少？

如图a所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P由a端移动到b端时，测得电阻R两端的电压U与通过电阻R的电流I的变化关系如图b所示．求：

（1）电源的电压．
（2）变阻器的最大阻值．
（3）电压表V₁示数的变化范围．
（4）通过计算分析变阻器的滑片P由a端移动到b端的过程中，电阻R消耗的电功率变化情况．

如图所示，在台秤上放一个容器，容器内盛有适量水，弹簧秤下悬挂一个边长为10cm的正方体金属块，金属块的密度为3×10³kg/m³．

（1）金属块的重力．
（2）用弹簧测力计拉着金属块缓慢地下降，当金属块浸入水中4cm而未触及容器底部时，弹簧秤的示数为多少？
（3）金属块缓慢下降直至浸没但未触及容器底部的过程中，台秤示数是如何变化的？（整个过程中水不溢出）

如图所示，弹簧测力计下面挂一实心圆柱体，将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降（其底面始终与水面平行），使其逐渐浸没入水中某一深度处。右图是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的数据图像。已知ρ_水＝1.0×10³kg/m³，g=10N/kg。

⑴圆柱体的质量
⑵圆柱体浸没在水中时所受浮力
⑶圆柱体的体积
⑷圆柱体的密度

用如图所示滑轮组在15s内将重1000N的物体匀速上升了3m，人用拉力的F为400N，不计绳重和摩擦力。求：

（1）动滑轮的重；
（2）绳子自由端拉力F的功率；
（3）滑轮组的机械效率；
（4）若将重物的重力增加200N后，用这滑轮组将重物匀速提高相同的高度，该滑轮组的机械效率是多少？（结果百分数保留一位小数）