初中物理能量计算题

如图甲所示是某船厂设计的打捞平台装置示意图．A是动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机，卷扬机拉动钢丝绳通过滑轮组AB竖直提升水中的物体，可以将实际打捞过程简化为如图乙所示的示意图．在一次打捞沉船的作业中，在沉船浸没水中匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂沉船时变化了0.4m³；在沉船全部露出水面并匀速上升的过程中，打捞平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂沉船时变化了1m³．沉船浸没在水中和完全露出水面后卷扬机对钢丝绳的拉力分别为F₁、F₂，且F₁与F₂之比为3：7．钢丝绳的重、轴的摩擦及水对沉船的阻力均忽略不计，动滑轮的重力不能忽略．（水的密度取1.0×10³kg/m³  g取10N/kg）求：

（1）沉船的重力；
（2）沉船浸没水中受到的浮力；
（3）沉船完全露出水面匀速上升1m的过程中，滑轮组AB的机械效率．

电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看，它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉了。现有一台电动机，当电动机两端加220V电压时，通过电动机线圈的电流为50A，问：
⑴该电动机每分钟消耗的电能是多少？
⑵若该电动机线圈的电阻是0.4Ω，则线圈每分钟产生的热量是多少？
⑶这台电动机每分钟所做的机械功是多少？

如图所示，工人站在水平地面，通过滑轮组打捞一块沉没在水池底部的实心金属物体A。工人用力将物体A竖直缓慢拉起，在整个提升过程中，物体A始终以0.1m/s的速度匀速上升。物体A没有露出水面之前滑轮组的机械效率为η₁，工人对水平地面的压强为p₁；当物体A完全露出水面之后滑轮组的机械效率为η₂，工人对水平地面的压强为p₂。若物体A重为320N，动滑轮重40N，工人双脚与地面的接触面积是400cm²，p₁－p₂=250Pa，绳重、水的阻力及滑轮轮与轴间的摩擦均可忽略不计，g取10N/kg，求：

（1）当物体A刚离开底部，受到水的浮力；
（2）金属A的密度；
（3）当物体A完全露出水面以后，人拉绳子的功率；
（4）η₁与η₂的比值。

蓝鳍金枪鱼-21型自主式水下航行器，它是一种专业水下搜寻设备，在搜寻马航失联客机MH370的过程中发挥了较大的作用，航行器质量约为750kg，体积约为1m³，可潜入水下4500m深处，在配置声呐系统后能以较高的分辨率搜寻水下物体．（海水密度ρ_海水=1.03×10³kg/m³，g=10N/kg）求：
（1）航行器下潜至水下3000m深处时，所受海水的压强和浮力；
（2）航行器停留在水下3000m深处作业时，若遇故障发动机关闭，试分析判断航行器的浮沉情况。

小滨对家中的豆浆机非常感兴趣，于是，他收集了如下信息：如图甲是豆浆机的工作原理图，其中电动机是用来带动刀头将原料进行粉碎打浆的，额定功率P₁=200W；R是加热电阻．额定功率P₂=1100W．图乙是此豆浆机做一次豆浆时的工作信息，请你根据信息解答以下问题；

（1）豆浆机正常工作，打浆时的工作电流；
（2）豆浆机加热电阻的阻值；
（3）豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能；
（4）一次妈妈做豆浆时，小滨对豆浆机的实际加热电功率产生了怀疑，他用所学知识和妈妈进行了如下实验：关掉家里的所有用电器，只让豆浆机单独工作，豆浆机在加热过程，他观察到家中的电子式电能表“220V，10A（40A），1800imp/kW•h”耗电指示灯1min闪烁了30imp（imp表示闪烁次数）．请你帮助小滨计算豆浆机的实际加热电功率，并分析产生这种情况的可能原因．

小明家的楼道灯泡在深夜时很容易烧坏。为解决这一问题，小明设计了如图所示的电路，L₁和L₂都是“220V  40W”。请回答下列问题：(设灯泡的电阻不变化，电源电压变化忽略不计)

（1）L₁灯泡的电阻是多少？闭合开关S₁和S₂，L₁正常发光，工作5h消耗的电能是多少？
（2）断开S₂，闭合S₁，让两灯泡都发光，深夜灯泡就不容易烧掉了，请计算此时L₁两端的电压。
（3）请计算两盏灯泡都亮时电路消耗的总功率是多少？

如图，用滑轮组从H=10米深的水中匀速提起底面积为0.04米²、 高2米的实心圆柱体，该物体的密度是2.5×10³千克/米³。现在动滑轮挂钩用钢丝绳与该物体相连，已知绕在滑轮上的绳子能承受的最大拉力F为700牛。

⑴求该物体露出水面前所受的浮力。
⑵若不计摩擦、绳和动滑轮重，绳子被拉断时，物体留在水中的体积为多少立方米？
⑶若考虑摩擦、绳和动滑轮重，该装置的机械效率为90%，将物体匀速提升至露出水面前，拉力F做的功为多少焦？（g=10牛/千克）

边长为10cm的立方体物块（ρ_物<ρ_水）放入圆柱形容器底部，如图1所示．逐渐向容器内倒入水（水未溢出），测量容器内水的深度h，分别计算出该物块对应受到的浮力F_浮，并绘制了如图2（实线）所示的图像．

（1）在水中，h=12cm时，物块处于   状态（选填“漂浮”、“悬浮”、“沉底”），物块重为    N．
（2）未倒水前物块对容器底部的压强为    Pa，物体的密度为    kg/m³．
（3）更换一种液体重复上述实验，绘制了如图2（虚线）所示的图像．h=12cm时，物块处于          状态（选填“漂浮”、“悬浮”、“沉底”），液体的密度为    kg/m³．当h=12cm时，水中物块的重力势能    液体中物块的重力势能．（选填“>”、“<”、“=”）

如图所示，电源两端电压不变。当闭合开关S、S₁和S₃，断开开关S₂，滑动变阻器的滑片P滑至某一位置时，电压表的示数为U₁，电阻R₁的电功率P₁=6.4W，电流表的示数为I₁；当闭合开关S和S₂，断开开关S₁和S₃，滑片P滑至另一位置时，电压表的示数为U₂，电阻R₁与滑动变阻器的总功率P₂=4.5W，电流表的示数为I₂；当闭合开关S，断开开关S₁、S₂和S₃，滑片P滑到B端时，电阻R₂的功率为P₃，电流表的示数为I₃。已知：，。求：

（1）电流I₁与I₂之比；
（2）电功率P₃。

图甲是某款电热水龙头。即开即热、冷热兼用。图乙是它的原理电路。R₁、R₂为电热丝，通过旋转手柄带动开关S接通对应的电路，从而实现冷水、温水、热水之间切换。有关参数如下表。不考虑温度对电阻丝的影响，请回答下列问题：


（1）开关置于2时，水龙头放出的水是            （选填“冷”、“温”或“热”）水。此时电路中的电流时多大？
（2）水龙头放热水时，正常工作60s，消耗的电能是多少？
（3）R₂的电阻多大？

如图所示为一款有高、低温两挡的蒸汽电熨斗电路原理图，R₁、R₂为电热丝，其中R₂=242Ω．工作时，水升温并汽化成水蒸气，从而熨烫衣服．

（1）电熨斗处于低温挡时，正常工作功率为1100W，求：通过电路的电流是多大？R_l的电阻是多大？
（2）若将该款电熨斗进行改造，使其正常工作时高温挡功率为1000W，要求只改变其中一个电热丝的阻值，请你通过分析和计算，求出该电热丝改变后的阻值应为多少？

如下图甲、乙分别是某品牌家用电熨斗的实物图和电路原理图。R₀是定值电阻，R是可变电阻（调温开关）。该电熨斗额定电压为220 V，温度最低时的耗电功率为121 W，温度最高时的耗电功率为484 W。

（1）求R₀的阻值；
（2）用电熨斗汽烫时需要采用最大功率先预热，使质量为1 kg的金属底板的温度从20℃升高到220℃，若金属底板利用电热的效率为80%，求金属底板吸收的热量和预热时间（，计算结果保留整数）；
（3）假定电熨斗每秒钟散发的热量Q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差△t关系如图丙所示，现在温度为20℃的房间使用该电熨斗来熨烫毛料西服，要求熨斗表面温度为220℃，且保持不变，问应将R的阻值调为多大？

如图所示，不计外壁厚度且足够高的柱形容器置于水平桌面上，容器的底面积为150cm²．现将一边长为0.1m、质地均匀的正方体物块放在容器底部，当缓慢持续地向容器中注入400cm³的水时，物块对容器底部的压力恰好为零．求：

（1）水对容器底部的压强是多少？
（2）物块受到水的浮力是多少？
（3）再次向容器中缓慢注水，当容器中水的深度达到12cm时停止注水，第二次注入水的质量是多少？

某款家用蒸汽挂烫机（图甲）的工作原理如图乙所示，R₁、R₂为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触点，S₂为旋转开关，实现关、低档、高档的转换，其高档时的额定功率为1000W。使用时，水箱中一部分水通过进水阀门进入电热杯受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽软管从蒸汽喷头喷出，从而熨烫衣服。请解答：

（1）用来制作蒸汽软管的材料应具有什么样的物理特点或性质？请写出一点：________________________。
（2）发热电阻R₁的阻值。
（3）将电热杯内0.2kg、20℃的水加热到100℃需要的最短时间是多少？[设无热损失， c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]

家庭电路的电压是220V，某空调器处于制冷状态时的功率P₁是2.0Kw,送风状态时的功率P₂是0.2kW，它们是交替运行的．现测得此空调器在某时段内的电功率随时间变化的关系如图所示．

（1）空调器在前5min内处于什么状态，此时通过它的电流是多少安？
（2）在15min内，空调器消耗的电能是多少焦耳.
（3）若15min内空调器消耗电能的50%用于给电热水器加热10kg的初温20℃的温水，则可以使水温最高达到多少摄氏度？[已知水的比热容：4.2×10³J／(kg·℃)]