初中物理能量计算题

如图， $R_1=6\Omega$，当 $S_1$闭合， $S_2$、 $S_3$断开时，电流表示数为 $1A$； $S_3$闭合， $S_1$、 $S_2$断开时，电流表示数为 $0.2A$．求：

（1）电源电压；

（2）电阻 $R_2$的阻值；

（3）当 $S_1$、 $S_2$闭合， $S_3$断开时，电路的总功率。

太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进了千家万户。如图，某家庭太阳能热水器接收太阳能总有效面积为 $2m^2$， $1m^2$面积上 $1h$接收到的太阳能平均为 $2.52\times {10}^{6}J$，若阳光照射该热水器 $5h$，可以使质量为 $80\mathit{kg}$的水温度升高 ${30}^{°}\text{C}$， $[c=4.2\times {10}^{3}J/(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C})$， $q_{\mathit{干木柴}}=1.2\times {10}^{7}J/\mathit{kg}]$，求：

（1）水吸收的热量。

（2）若这些水吸收的热量全部由燃烧干木柴来提供，需要完全燃烧多少千克干木柴（假设干木柴完全燃烧放出的热量全部被水吸收）。

（3）该太阳能热水器的效率及开发利用太阳能的优点。

如图所示， $R_0$、 $R_x$为定值电阻，其中 $R_0=10\Omega$．开关 $S$断开时，电流表的示数为 $0.6A$；开关 $S$闭合时，电流表的示数为 $0.8A$．若电源电压不变。求：

（1）电源电压；

（2）电阻 $R_x$的阻值：

（3）开关 $S$闭合时，通电 $1\mathit{min}$，电阻 $R_x$产生的热量。

小明家新买来一台容积为 $80L$的天然气热水器。小明学习了热效率的知识后，尝试估测该热水器的热效率，他把“进水量”设置为 $40L$，“出水温度”设置为 ${40}^{°}\text{C}$后，开始加热。当水温达到 ${40}^{°}\text{C}$时，自动停止加热。已知当时自来水的温度是 ${20}^{°}\text{C}$，加热前天然气表的示数为 $129.96m^3$，停止加热后变为 $130.06m^3$，天然气的热值 $q_{\mathit{天然气}}=4.2\times {10}^{7}J/m^3$，水的比热容 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， $1L={10}^{-3}{m}^3$．求：

（1）水箱中水的质量；

（2）水箱中水吸收的热量；

（3）该热水器的热效率。

如图所示电路，电阻 $R\text{'}$的阻值为 $50\Omega$，滑动变阻器 $R$的最大阻值为 $100\Omega$，电源电压 $10V$保持不变，闭合开关，求：

（1）当 $P$移至 $a$端时，电阻 $R\text{'}$消耗的功率；

（2）当 $P$移至 $b$端时，电路中的电流大小和通电 $2\mathit{min}$产生的热量。

用如图所示的装置将浸没在水中、质量为 $0.85\mathit{kg}$的物体以 $0.1m/s$的速度匀速提升 $0.2m$，弹簧测力计的示数为 $3N$，不计绳子和滑轮的重及摩擦，假设物体始终未露出水面。（已知 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$求：

（1）物体受到的浮力；

（2）物体的密度；

（3）拉力的功率。

可燃冰是一种新型能源，它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质，主要成分是甲烷，其开采是世界难题，据中央电视台2017年5月18日报道，我国可燃冰已试采成功，技术处于世界领先，用燃气锅炉烧水时，把质量为 $500\mathit{kg}$，初温为 ${20}^{°}\text{C}$的水加热到 ${100}^{°}\text{C}$，共燃烧了 $12m^3$天然气，已知水的比热容 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，天然气热值 $q=4.2\times {10}^{7}J/m^3$，可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，求：

（1）水吸收的热量；

（2）燃气锅炉烧水时的效率；

（3）若换用可燃冰，应使用多少 $m^3$可燃冰。

如图所示，闭合开关 $S$后，滑动变阻器的滑片置于最左端时电流表的示数 $I_1=0.5A$，电压表示数 $U_1=6V$；滑动变阻器的滑片置于最右端时电流表的示数 $I_2=0.25A$，若电源电压不变，求：

（1）待测电阻 $R_x$的阻值；

（2）滑动变阻器的滑片置于最右端时电压表的示数 $U_2$；

（3）滑动变阻器的滑片置于最右端时，待测电阻 $R_x$消耗的电功率 $P_2$。

某品牌轿车的质量为 $M$（含驾乘人员），车的钢质外壳密度为 ${\rho }_1$、质量为 $m$，发动机的效率为 ${\eta }_1$．若该车在平直道路上匀速行驶受到地面的摩擦力为车总重的 $k$倍 $(k<1$，为常数），受到的空气阻力为 $f$，忽略其他摩擦阻力。经过技术革新，厂家将车外壳换成了等体积，密度为 ${\rho }_2$的新材料 $({\rho }_2<{\rho }_1)$，并对车子的流线型进行了优化，使车子受到的空气阻力降低了 $2\%$，还将车子的发动机效率提高到了 ${\eta }_2$．改进后汽车以相同的速度匀速行驶，求改进后汽车的耗油量 $m_2$与改进前的耗油量 $m_1$的比。（设改进前后汽车行驶的路况、路程、驾乘人员相同。不带单位计算）

如图所示电路中，小灯泡 $L$上标有” $6V2W$ “的字样，电阻 $R=6\Omega$。

（1）闭合 $S_2$，断开 $S_1$， $S_3$，电流表的示数为 $0.25A$，请用两种方法求电源电压。

（2）闭合 $S_1$， $S_3$，断开 $S_2$，求此时电路中的总电阻和通电 $10\mathit{min}$电流通过电阻 $R$做的功。

图13是小邦同学设计的调光灯电路， $R_0$为定值电阻， $S$为选择开关，当 $S$接触 $a$点时，小灯泡正常发光但不能调光，当 $S$接触 $b$点时，电路断开，当 $S$接触 $c$点时，电路可连续调光。已知滑动变阻器 $R$的规格为“ $10\Omega 2A$”，灯泡 $L$上标着“ $10V12W$”的字样，电源电压恒为 $16V$。

（1）求定值电阻 $R_0$的阻值；

（2）当 $S$接触 $c$点时，调节 $R$的滑片至中点位置，电路中的电流为 $1A$，求此时灯泡的实际功率。

如图所示电路中，已知电源电压保持不变，小灯泡 $L$的规格为“ $6V3W$”，滑动变阻器 $R$的最大阻值为 $30\Omega$， $R_0$为定值电阻。

（1）小灯泡 $L$正常发光时的电流为多少？

（2）只闭合开关 $S_1$和 $S_2$，将变阻器滑片从最左端 $a$向右滑动，当变阻器接入电路的阻值为 $4\Omega$时，小灯泡 $L$恰好正常发光，则电源电压是多少？

（3）只闭合开关 $S_1$和 $S_3$，当滑片置于 $a$时，电压表示数为 $6V$，电流表示数为 $0.2A$，此时滑动变阻器消耗的电功率为 $1.2W$，当滑片向右滑动到另外某个位置时，变阻器消耗的电功率仍然为 $1.2W$，试求在这个位置时电流表的示数 $I$。

如图所示电路，电源电压恒定，滑动变阻器的规格为“ $30\Omega ??1A$”。在 $A$、 $B?$间接入规格为“ $12V?12W$”的灯泡 $L$，闭合开关，当变阻器连入电路的阻值为 $6\Omega$时，灯泡正常发光。求：

（1）灯泡 $L$正常工作时电阻；

（2）电源电压；

（3）取下灯泡 $L$，在 $A$、 $B$间接入一个电阻 $R_0$，要求 $R_0$接入电路后，闭合开关，调节滑动变阻器 $R$能使电流表示数达到 $0.4A$，求 $R_0$的取值范围。（提示：太大或太小会导致无论如何调节滑动变阻器电路中电流均不能达到 $0.4A)$。

如图是用动滑轮提升货物 $A$的示意图。用 $300N$竖直向上的拉力 $F$使重 $500N$的货物 $A$在 $10s$的时间内匀速竖直上升了 $2m$。求：

（1）提升货物所做的有用功 $W_{有}$；

（2）拉力通过的距离及拉力的功率 $P$；

（3）动滑轮的机械效率 $\eta$。

如图是某同学设计的调光台灯电路图，电源电压高于灯泡 $L$额定电压且恒定不变，灯泡 $L$上标有“ $6V9W$”的字样，当 $S$闭合， $S_1$拨至“1”位置时， $L$正常发光， $R_0$在 $10s$内产生的热量是 $45J$；当 $S$闭合， $S_1$拨至“2”位置，调节滑片 $P$使滑动变阻器接入电阻为滑动变阻器总阻值的 $\frac{1}{3}$时，灯泡 $L$的实际功率为 $3.24W$．不考虑灯丝电阻受温度的影响求：

（1）小灯泡 $L$的额定电流。

（2）电源电压。

（3）滑动变阻器的最大阻值。

（4）小灯泡 $L$能调节到的最小电功率。