初中物理能量计算题

如图所示，将质量为 $80g$，体积为 $100c{m}^3$的铁制小球放入盛水的薄玻璃容器的水中在玻璃容器下方有一已经接入电路的螺线管，小灯泡 $L$标有“ $6V3W$”字样，通过螺线管的电流Ⅰ与螺线管对铁制小球的作用力 $F$的关系如下表所示（灯丝电阻保持不变，不考虑铁制小球与螺线管距离的远近对作用力 $F$的影响）求：

$I/A$	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5
$F/N$	0.05	0.1	0.15	0.2	0.25

（1）断开开关铁制小球静止时露出水面的体积是多少？

（2）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片使铁制小球能悬停在水中，此时小灯泡消耗的功率是多大？

（3）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片使小灯泡正常发光，当铁制小球静止时，小球对容器底的压力是多大？

如图甲所示，滑动变阻器 $R_2$标有“ $50\Omega 1A$”字样，电源电压为 $8V$且保持不变。当开关 $S$闭合时，电流表 $A_1$和 $A_2$的指针偏转情况如图乙所示。求：

（1）电阻 $R_1$的阻值

（2）通电 $100s$，电流通过电阻 $R_1$产生的热量；

（3）再次移动滑动变阻器 $R_2$的滑片 $P$，使两电流表指针偏离零刻度的角度相同，此时滑动变阻器 $R_2$消耗的电功率 $P_2$。

如图所示电路中，灯泡 $L$标有“ $6V3W$ “字样（不计温度对灯丝电阻的影响），当开关 $S_1$闭合，滑动变阻器的滑片 $P$在最左端时，灯泡 $L$正常发光；当开关 $S_1$闭合， $S_2$断开，滑动变阻器的滑片 $P$在中点时，电流表的示数是 $0.2A$．求：

（1）电源电压

（2）滑动变阻器 $R$的最大阻值；

（3）电路的最小功率和最大功率。

张强妈妈买了一个新的电饭煲，张强从说明书中，得知下表中的信息，工作电路图如图甲所示， $S_1$为温控开关，加热电阻 $R_1$和 $R_2$的阻值不随温度变化。求：

（1）电饭煲在“保温”状态下正常工作时，通过电饭煲的电流；

（2）电阻 $R_2$的阻值；

（3）某周末的晚饭时，张强想利用自家电能表（如图乙）测量家庭电路的实际电压。于是他关闭了家中其它所有用电器，只让电饭煲在“蒸煮”状态下工作，观察到电能表的转盘在 $1\mathit{min}$内转了50转。求家庭电路的实际电压。

额定电压	$220V$
额定蒸煮功率	$1210W$
额定保温功率	$88W$
频率	$50\mathit{Hz}$
容积	$5L$

关于深海的探究，对一个国家的国防和经济建设都有很重要的意义，我国在这一领域的研究也处于世界领先水平。如图甲是我们自行研制的水下智能潜航器，其外形与潜艇相似，相关参数为：体积 $2m^3$、质量 $1500\mathit{kg}$，最大下潜深度 $5000m$，最大下潜速度 $10\mathit{km}/h$（不考虑海水密度变化，密度 $\rho$取 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$。求：

（1）某次执行任务，当潜航器下潜到最大深度时所受的海水压强。

（2）潜航器以最大下潜速度匀速竖直下潜至最大深度所用的时间。

（3）潜航器任务完成后，变为自重时静止漂浮在海面上，此时露出海面体积。

（4）当潜航器漂浮在海面时，由起重装置将其匀速竖直吊离海面。起重装置拉力的功率随时间变化的图象如图乙所示，图中 $P_3=3P_1$．求 $t_1$时刻起重装置对潜航器的拉力。（不考虑水的阻力）

电饭锅是家中常用的用电器，下表是小宇家中一台电饭锅的铭牌，其内部结构简化如图所示，其中 $R_1$和 $R_2$都是电热丝（不考虑温度对电阻的影响）。

（1）电饭锅正常工作时，在加热状态下的总电流是多少？

（2）电阻 $R_2$的阻值是多少？

（3）一天，小宇断开家中其它用电器，只接通电饭锅且处于加热状态，发现家中标有“ $220V10\left(20\right)A$； $3000r/\mathit{kW}·h$”的电能表 $5\mathit{min}$内转了200圈，求电饭锅此时的实际加热功率是多少？

额定电压		$220V$
频率		$50\mathit{Hz}$
额定功率	加热	$880W$
	保温	$44W$

空难事故发生后，为了找到事故原因，救援人员到现场后，总会寻找被誉为“空难见证人”的黑匣子。某架飞机的黑匣子质量 $30\mathit{kg}$，是一个长 $0.5m$，宽 $0.1m$，高 $0.2m$的长方体，现沉在距海面 $30m$的海底（黑匣子未与海底紧密接触），搜救人员将其匀速托出海面后依然完好，为破解事故真相提供了最有力的证据。根据以上信息请计算 $({\rho }_{\mathit{海水}}$近似取 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）黑匣子在海底时下表面受海水的压强是多少？

（2）黑匣子在海水中浸没时受到的浮力是多大？

（3）搜救人员在海水中托起黑匣子上升到上表面与海平面相平做了多少功？

用天然气灶给水加热，在1标准大气压下，把体积为 $10L$，温度为 ${15}^{°}\text{C}$的水加热到沸腾，求：

（1）水吸收了多少热量？ $[{\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)]$

（2）若不计热量损失，需要燃烧多少 $m^3$的天然气？ $\left(q_{\mathit{天然气}}=4.2\times {10}^{7}J/m^3\right)$

如图所示为一吊运设备的简化模型图，图中虚线框里是滑轮组（未画出）。滑轮组绳子自由端由电动机拉动，现用该设备先后搬运水平地面上的物体 $A$和 $B$，已知两物体重力 $G_A=1.75G_B$。

当对 $A$施以竖直向上的拉力 $T_A=1500N$时，物体 $A$静止，受到地面支持力是 $N_A$；

当对 $B$施以竖直向上的拉力 $T_B=1000N$时，物体 $B$也静止，受到地面支持力是 $N_B$；且 $N_A=2N_B$

求：（1）物体 $A$的重力 $G_A$和地面支持力 $N_A$大小；

（2）当电动机对滑轮组绳子的自由端施以 $F=625N$的拉力时，物体 $B$恰好以速度 $v$被匀速提升，已知此时拉力 $F$功率为 $500W$，滑轮组机械效率力 $80\%$，不计各种摩擦和绳子质量，物体 $B$的速度 $v$为多少？

如图所示，灯泡 $L$标有“ $8V4W$”的字样。当开关 $S$闭合，滑片 $P$在中点时，电压表的示数为 $4V$，灯泡正常发光（假定灯泡电阻不随温度变化而变化）。

求：（1）灯泡的电阻；

       （2）该电路的电源电压 $U$；

       （3）此电路工作时的最小功率值。

如图是利用滑轮组打捞水中物体的简化模型示意图，工人用一滑轮组从水中打捞物体。已知：物体的质量为 $90\mathit{kg}$且以恒定速度匀速上升，当物体完全露出水面，工人对滑轮组绳子自由端的拉力 $F_1$为 $400N$，此时滑轮组的机械效率 ${\eta }_1$为 $75\%$（绳的质量、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计， $g=10N/\mathit{kg})$。

（1）请你根据题目中的条件，判断出工人所使用的滑轮组是下列中的　 $A$　图。

（2）工人的质量为 $60\mathit{kg}$，双脚与地面接触面积为 $2.5\times {10}^{-3}{m}^2$，物体浸没在水中和完全被打捞出水面时工人对地面的压强变化了 $4\times {10}^4\mathit{Pa}$，求物体浸没在水中时受到的浮力。

（3）若物体完全浸没在水中时，工人拉力的功率为 $180W$，求物体上升的速度。

如图所示的电路中，小灯泡上标有“ $6V3.6W$”字样，滑动变阻器 $R_1$的最大电阻为 $40\Omega$．当只闭合 $S$、 $S_2$，滑动变阻器的滑片 $P$在中点时，小灯泡正常发光；当所有开关都闭合，滑片滑到 $A$端时， $A_1$、 $A_2$的示数之比是 $3:1$（灯的电阻保持不变）。

求：（1）电源电压。

（2）当只闭合 $S$、 $S_2$，滑动变阻器的滑片 $P$在 $A$端时，小灯泡两端的实际电压。

（3）小灯泡消耗的最小电功率（不能为 $0)$。

如图所示，电源电压保持不变，灯泡上标有“ $12V6W$”，定值电阻 $R_1=120\Omega$，滑动变阻器 $R_2$上标有“ $50\Omega$、 $1A$”，电压表的量程选用“ $0?3V$”。断开 $S_2$，闭合 $S$和 $S_1$，滑片 $P$移到 $B$端，灯泡刚好正常发光。

（1）将滑片 $P$移到 $B$端，三个开关都闭合， $1\mathit{min}$内电路消耗的电能是多少？

（2）断开 $S_1$，闭合 $S$和 $S_2$，在安全前提下，调节滑片 $P$的过程中，电路消耗的最小功率是多少？

成都正在大力发展包括无人机在内的高新技术产业，快递行业的一些公司积极尝试无人机送货，如图所示。一架无人机载着货物沿竖直方向匀速上升 $5m$，该货物质量为 $3.6\mathit{kg}$、体积为 $2.4\times {10}^{-3}{m}^3$． $g$取 $10N/\mathit{kg}$。

求：（1）货物的密度；（2）提升货物所做的功。

如图甲所示的电路，小灯泡 $L$标有“ $6V3.6W$”， $R$为滑动变阻器，电源电压保持不变，闭合开关 $S$后，滑片 $P$从 $b$端移到 $a$端的过程中，电压表示数 $U$与电流表示数 $I$的关系图象如图乙所示。（不计温度对灯丝电阻的影响）求：

（1）小灯泡正常发光时的电阻；

（2）电源电压；

（3）当滑片 $P$滑到中点时，小灯泡 $L$的实际功率是多少。