初中物理能量计算题

无内胆饮水机--管线机的电路原理如图，电热丝R₁、R₀绕在出水管上，水经过出水管时被加热，通过改变“温、开水选择开关”的状态（“断开”或“闭合”），可以选择出温水或开水．该饮水机的额定电压是220V，开水加热电功率是2200W，温水加热电功率是1100W．已知：电热丝R₁、R₀电阻不随温度变化，水的比热容c=4.2×10³J/（kg•℃），水的密度ρ=1×10³kg/m³，取g=10N/kg．问：

（1）“温、开水选择开关”的状态和出温水、开水的对应关系如何？
（2）饮水机正常工作，出开水时电热丝中的电流是多少？电热丝R₀的电阻是多少？
（3）现在需要100℃的开水500mL，已知水的初温是20℃，水需要吸收多少热量？如果电能转化为水的内能的效率是80%，饮水机正常工作时，烧开这些水需要多少时间？

“蛟龙号”创造了“中国深度”--下潜7062m．今年“蛟龙号”将远赴印度洋探索2700m深处活火山的奥秘．已知：海水密度ρ=1.03×10³kg/m³，声音在海水中的传播速度是1500m/s，取g=10N/kg．问：

（1）“蛟龙号”下潜到2700m深度时受到的海水的压强是多少？
（2）电磁波传播速度大，但是在海水中的传输距离是短．母船与“蛟龙号”信息传递要借助于声呐．在2700m深处的“蛟龙号”收到正上方母船的指令需要多长时间？
（3）“蛟龙号”到达海底扔掉部分配重后，排开的水所受的重力是5×10³N，它受到的浮力是多少？
（4）任务完成后，起重机把重2.2×10⁵N的“蛟龙号”吊到母船上，起重机滑轮装置原理如图乙，在滑轮装置作用下，“蛟龙号”离开水面后缓慢竖直上升10m后到达甲板，绳子自由端的拉力为68750N，移动的距离是40m，则滑轮装置的机械效率是多少？
（5）你认为“蛟龙号”面临的主要技术难题是什么（答出一条即可）？

如图甲是某工厂生产流水线产品输送计数装置示意图（俯视图），立方体产品在水平传送带上与传送带共同以v =1m/s的速度匀速前进，产品的质量m ="0.8kg" 。计数器由电流表和电路计数元件组成（电流表和计数元件的电阻不计），通过电路中电流的变化计数产品，a为激光源，R₁为光敏电阻，R₂为保护电阻。当激光射向R₁时，R₁阻值变小，每当产品运动通过a与R₁之间时，射向R₁的光线会被产品挡住，R₁阻值变大。闭合开关，电路中计数器中电流的示数I随时间t的变化图象如图乙所示。（g取10N/kg）


（1）不计空气阻力，求传送带匀速运送产品过程中对每一个产品的作用力大小和方向。
（2）求每个产品的边长L₁和产品的间隔L₂。每个产品对传送带的压强大小。
（3）已知电源电压U=3V，R₂ =1kΩ，求传送带运输产品过程中1min内光敏电阻R₁消耗的电能。

电动汽车以蓄电池为驱动能源，汽车运动时，蓄电池为车上的电动机供电，电动机为汽车提供动力。某辆电动汽车的总质量（含驾驶员）为2.5×10³kg，汽车车身长3.5m。当它在水平路面以某一速度v匀速行驶时，电动机工作电流为50A，工作电压为400V，电动机电功率转换为汽车前进的机械功率的效率为75%，汽车所受阻力为汽车重力的0.03倍．（g取10N/kg）。
（1）求电动汽车匀速前进的速度v多大？
（2）若汽车以10m/s的速度通过9.5 m长的桥梁，求汽车通过桥梁的时间。

市场上有一种电热饮水机，如图是饮水机的简化电路图，S是温控开关，R₂是调节电阻，其阻值为76Ω，R₂是供加热的电阻丝，饮水机的铭牌参数如右表所示。求:

（1）若饮水机正常工作的加热效率为90%，现将质量为1.5kg，初温为20℃的水在一标准大气压下烧开需要吸收的热量是多少?需加热多长时间?已知。C_水=4.2×l0³J/（kg·℃）。（时间计算结果保留整数）
（2）当饮水机处于保温状态时，他的保温功率是多少?

某校课外科技小组的同学为测量暴雨过后浑浊江水的密度，设计了如图所示的一套装置：A是弹簧测力计，B是便常委0.1m的均匀正方体浮子，C是圆柱形容器，D是一固定在容器底部的定滑轮。弹簧测力计和正方体浮子之间用一轻质无伸缩的细线通过滑轮相连接。（不考虑滑轮的摩擦，取g=10N/kg）解答下列问题：

（1）当容器中盛有密度为ρ_水=1×10³kg/m³的适量的清水，按图中所示，使浮子B浸没在水中时，测力计A的示数为2N，浮子B的重力多大？
（2）照图中的方法，将容器中的清水换为适量的浑水，使浮子B总体积的浸在水中时，测力计A的示数为0.4N。该浑水的密度是多少？
（3）在测另一种浑水密度的过程中，照图中方法，先拉动测力计将浮子B浸没在浑水中静止；然后将细线剪断，待浮子B静止漂浮后，容器底部所受浑水的压力比剪断细线前减小了2.8N，则此浑水的密度是多少？

冬季，养鸡场为了提高产蛋量，夜间需要在鸡舍里用电热器加热并用灯泡照明；白天只需要在鸡舍里用电热器加热，不需要用灯泡照明。小阳根据上述要求设计了一种加热照明装置，这个装置的电路图如图所示，电阻R₁和R₂是两个用来加热且阻值不变的电阻丝，灯L是标有“220V 160W”的照明灯泡，开关S₁、S₂的通断只有两种状态，一种是同时断开，另一种是同时闭合。该装置从早晨7:00至17:00处于白天工作状态，连续正常工作10h，这段时间内电流表的示数为5.5A，电阻R₁的电功率为P₁，电阻R₂的电功率为P₂，电路的总电功率为P；该装置从17:00至第二天早晨7:00处于夜间工作状态，连续正常工作14h。已知：电源两端的电压U恒为220V，。求：

（1）总电功率P；
（2）电阻R₂的阻值；
（3）从早晨7:00到第二天早晨7:00的24h内，该加热照明装置共消耗电能多少千瓦时。

实际测量中所使用的电流表是由小量程电流表改装而成的。图a中G是满偏电流（即小量程电流表允许通过的最大电流）I_g=3mA的电流表，其电阻R_g=10Ω，要把它改装为一个量程为3A的电流表（如图b），问：

（1）当通过小量程电流表的电流为满偏电流时，它两端的电压为多少;
（2）需要给它并联一个多大的电阻R₀；（计算结果小数点后保留两位数字）
（3设改装后的电流表的电阻为R，比较R与R₀的大小关系，并简单地说明理由。

如图甲所示的电路中，灯泡的额定电压为9V，灯泡的I-U关系如图乙
所示；电压表的量程为0～15v，电流表的量程为0～0.6A，变阻器R的最
大电阻为100Ω．求：

（1）只闭合S_l，灯泡正常工作，定值电阻R₀消耗的功率P₀=2.8W，R₀的电阻和电源电压．
（2）只闭合S₂，在电表的示数不超过量程，灯泡两端的电压不超过额定值的情况下，电路消耗的最大功率及变阻器连入电路中的最大电阻各为多少．

科技小组制造了一个装置，下图为原理示意图，MN为水平轨道，轨道上套着滑套h。固定在底座D上的电动机乙通过定滑轮能使h沿轨道向左滑动。已知底座放置在水平地面上，底面积为100cm²，电动机乙和底座共重50N。固定在地面上的电动机甲通过滑轮组，以0.2m/s的速度匀速提升物体A时，电动机甲作用在绳端的拉力为F₁，滑轮组的机械效率为。匀速提升物体B时，电动机甲作用在绳端的拉力为F₂，且。已知物体A、B的体积相同，密度之比ρ_甲∶ρ_乙=7∶12。（不计绳重及轮与轴间的摩擦，g取10N/kg）

求：（1）提拉物体A时的机械效率；
（2）若物体A重14N，电动机甲匀速提升物体A，3s时间内所做的功。
（3）当物体B悬在空中，滑套h以0.1m/s的速度匀速向左运动时，电动机乙绳端拉力T的功率是1W，底座D对地面的压强。

灯L标有“6V  3W”字样，滑动变阻器R₂的最大电阻为12Ω，R₁=12Ω，当开关S₁闭合，S₂、S₃断开，滑片P滑至滑动变阻器a端时，灯L恰好正常发光。试求：

（1）灯L正常发光时的电阻是大？
（2）电源电压是多少？
（3）当S₁、S₂、S₃都闭合且滑动变阻器滑片P滑到R₂中点时，电流表的示数和此时电路消耗的总功率各是多少？

29、电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点，是现代人喜欢的厨房用具。图甲是某品牌电压力锅的简化电路图，R₁为加热电阻，R₂为保温电阻，S₁为电源开关，S₂为压力开关。加热时S₂与触点a接通，R₁工作；保温时S₂与触点b接通，R₂工作。电压力锅的其他参数见铭牌。
（1）当电压力锅内的气压达到设定值时水沸腾。此时，水的温度______100℃（选填“＞”、“＝”或 “＜”）。
（2）计算保温电阻R₂正常工作时的阻值。
（3）图乙表示电压力锅工作时电功率与时间的关系。阴影部分面积表示_________（哪个物理量），并列式计算整个工作过程中它的大小。

在图（a）所示的电路中，电源电压为6伏保持不变，电阻R₁的阻值为10欧，滑动变阻器上标有“20Ω  1A”字样，闭合电键S，当滑动变阻器R₂的滑片P移到某一位置时，电流表A的示数为0.4安。

① 求R₁两端的电压U₁。
② 求此时R₂消耗的电功率P₂。
③ 现有一个表盘如图13（b）所示的电压表可接入电路。当选用      挡量程，并把电压表接入       两点时，在移动滑动变阻器滑片P的过程中电压表指针偏转变化角度最大。求此时滑动变阻器接入电路的阻值范围。

如图甲所示的电路中，电源电压为6伏且保持不变，电阻R_l为30欧，滑动变阻器上标有“20Ω，2A”字样。当电键S断开时，电路中的电流表示数如图乙所示。求：
①此时滑动变阻器连入电路中的电阻R₂。
②闭合电键S后，通过电阻R_l的电流I₁。
③若用3欧或10欧的电阻R₃替代R_l，移动滑动变阻器的滑片P，使电流表示数变化量最大，且电路元件正常工作。应选R₃为    欧,并求出电流表示数最大变化量ΔI_最大。

如图是某型号电热水器的电路原理图。R₁、R₂为电热丝，将开关S依次置于ab、bc、cd位置时，电热水器分别处于断电、保温、加热状态。已知该电热水器的保温功率为1.1kW，R₂=8.8Ω。各种橡胶绝缘铜芯导线在常温下安全载流量（长时间通电时的最大安全电流）如下表：

导线规格
导线横截面积S/ mm^2	2.5	4	6	10
安全载流量I/A	28	37	47	68

 
（1）求电热丝R₁的阻值；
（2）从用电安全角度考虑，安装该电热水器时，至少应选择上表中横截面积为多大的铜芯导线，请通过计算说明；
（3）在加热状态下，电热水器正常工作10min所产生的热量相当于完全燃烧多少m³煤气所放出的热量。（假设电热水器正常工作时把电能全部转化为热能）（煤气的热值约为4.0×10⁷J/ m³）