初中物理能量计算题

如图所示的电路中，灯泡 $L$标有“ $4V$、 $4W$”字样，电流表所选量程为 $0-3A$，当开关 $S_1$、 $S_2$都闭合时，滑片移到 $b$端，小灯泡正常发光，电流表示数为 $1.5A$，（小灯泡电阻不变）求：

（1）滑动变阻器的阻值；

（2）闭合 $S_1$、断开 $S_2$，滑片位于滑动变阻器中点，滑动变阻器在 $1\mathit{min}$内产生的热量；

（3）闭合 $S_1$、断开 $S_2$，小灯泡消耗的最小功率（结果保留2位小数）。

在如图所示的电路中，电阻 $R_1$的阻值为 $10\Omega$，滑动变阻器 $R_2$标有“ $50\Omega 2A$”字样，电流表的量程选择“ $0~3A$”。只闭合电键 $S_1$，电流表的示数为0.8安；再闭合 $S_2$，电流表的示数变化了0.4安。求：

（1）电源电压。

（2）电阻 $R_2$接入电路的阻值。

（3）该电路的最大电功率。

造福于资阳人民的“毗河引水”工程正在如火如荼的进行建设，如图所示为乐至县境内某引水渡槽建设工地用升降机从地面提升渡槽组件的示意图。若渡槽设计高度为 $h=10m$。每一段组件质量为 $m=2\times {10}^3\mathit{kg}$，升降机最大功率为 $P=40\mathit{kW}$，每根钢丝绳上能承受的最大拉力是 $F_0=4\times {10}^{4}N$，不计滑轮和钢丝绳的重力及摩擦力，取 $g=10N/\mathit{kg}$，求：

（1）该升降机一次最多能匀速提升多少段渡槽组件。

（2）某次提升中，升降机最大功率在 $t=20s$内将3段渡槽组件从地面匀速提升值设计高度，求钢丝绳拉力的功率 $P_1$和升降机的机械效率 $\eta$。

通过《电阻的测量》一节后面的“想想做做”，我们知道小灯泡的电阻会随着小灯泡两端电压的变化而不同，如图甲所示是通过小灯泡 $L$和电阻 $R$的电流随它们两端电压变化的图象，将它们按如图乙所示接入电路中，闭合开关 $S$时，小灯泡的实际功率为 $P_1=1W$，求：

（1）电源电压 $U$；

（2）再闭合开关 $S_1$后电流表的读数 $I_2$；

（3）再闭合开关 $S_1$后电路消耗的总功率 $P$。

随着成渝高铁的正式通车，资阳人民出行更加方便，“五一”小长假期间，小明和爸爸、妈妈一起体验了一把高铁“风驰电掣”的感觉，从资阳出发仅用 $t=25\mathit{min}$便到达了相距 $s=84\mathit{km}$的成都东站，若高铁全程的运动可看作匀速运动，且高铁机车的牵引车功率保持 $P=5.6\times {10}^3\mathit{kW}$不变。求：

（1）高铁从资阳到成都东站的平均速度 $v$；

（2）高铁运动过程所受的平均阻力 $f$。

如图是某电器设备的部分电路，电源电压 $U=4.5V$保持不变，灯泡 $L$标有“ $6V$、 $6W$”字样。已知闭合开关 $S_1$和 $S_3$时，电路消耗的功率为 $2.025W$，不计灯丝电阻随温度的变化。

（1）求定值电阻 $R_1$的阻值；

（2）三个开关 $S_1$， $S_2$， $S_3$都闭合时，求通过电流表的电流大小；

（3）电压表的量程为 $0-3V$，电流表的量程为 $0-0.6A$，滑动变阻器 $R_2$的阻值在 $0-20\Omega$内可调，只闭合开关 $S_2$，在保证电表安全的情况下，求灯泡 $L$消耗的电功率的变化范围。

如图所示，一个边长为 $0.1m$的正方体质量为 $3\mathit{kg}$，放在水平地面上，已知动滑轮的重力为 $10N$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。

（1）该正方体的密度是多少？

（2）正方体对地面的压强为多大？

（3）不计摩擦和绳重，用图示的滑轮组将正方体竖直向上匀速提升 $20\mathit{cm}$，求拉力 $F$所做的功。

工人用图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮组的机械效率随建材重力变化的图象如图乙，滑轮和钢绳的摩擦力及绳重忽略不计， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。

（1）若某次运送建材的质量为 $50\mathit{kg}$，则建材的重力是多少？

（2）若工人在 $1\mathit{min}$内将建材匀速竖直向上提升了 $12m$，作用在钢绳上的拉力为 $200N$，求拉力的功率；

（3）当滑轮组的机械效率为 $60\%$时，运送建材的重力是多大？

有两只灯泡， $A$灯“ $6V6W$”， $B$灯“ $6V3W$”。 $A$和 $B$中电流随两端电压变化关系的图象如图甲所示。

（1）将 $A$、 $B$并联接在 $6V$电源两端，求干路上的电流；

（2）将 $A$、 $B$串联接在某电源两端，使 $B$灯恰好正常发光，求此时 $A$灯电阻；

（3）将 $A$与一个滑动变阻器 $(20\Omega$　 $2A)$串联接在 $6V$电源两端，如图乙所示。调节滑动变阻器，当滑动变阻器的功率为 $A$灯功率的两倍时，求滑动变阻器的功率。

如图所示，电源电压恒为 $20V$．灯泡 $L$上标有“ $12V6W$”字样，电流表量程为 $0~0.6A$，电压表量程为 $0~15V$．当滑动变阻器 $R$的滑片 $P$在 $B$点，且 $R_{\mathit{AB}}=\frac{1}{5}R$时，只闭合 $S$和 $S_1$，灯泡 $L$恰好正常发光。当只闭合 $S$和 $S_2$，滑动变阻器 $R$的滑片 $P$分别在中点 $O$和 $B$点时，电压表示数之比 $U_{\mathit{AO}}:U_{\mathit{AB}}=3:2$．（不考虑温度对灯丝电阻的影响）求：

（1）滑动变阻器 $R$的最大电阻值；

（2）当滑动变阻器 $R$的滑片 $P$在中点 $O$时，只闭合 $S$和 $S_1$，电压表的示数是多少？

（3）当只闭合 $S$和 $S_2$，在保证电路安全的情况下，电阻 $R_0$消耗电功率最小时，滑动变阻器 $R$消耗的电功率是多少？

配重 $M$单独置于水平地面上静止时，对地面压强为 $3\times {10}^5$帕，将配重 $M$用绳系杠杆的 $B$端，在杠杆的 $A$端悬挂一滑轮，定滑轮重 $150N$，动滑轮重 $90N$，杠杆 $\mathit{AB}$的支点为 $O$， $\mathit{OA}:\mathit{OB}=5:3$，由这些器材组装成一个重物提升装置，如图所示，当工人利用滑轮组提升重力为 $210N$的物体以 $0.4m/s$的速度匀速上升时，杠杆在水平位置平衡，此时配重 $M$对地面压强为 $1\times {10}^5$帕。（杠杆与绳的重量、滑轮组的摩擦均不计， $g=10N/\mathit{kg})$

（1）求滑轮组的机械效率？

（2）配重 $M$质量是多少千克？

（3）为使配重 $M$不离开地面，人对绳的最大拉力是多少牛顿？

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 $R_1$和 $R_2$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 $S_1$、 $S_2$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 $4.4A$，电阻 $R_1$的电功率为 $P_1$，电阻 $R_2$的电功率为 $P_2$，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 $220V$， $\frac{P_1}{P_2}=\frac{1}{4}$

求：（1）总电功率 $P$；

（2）电阻 $R_2$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？

李强骑着电动自行车以 $5m/s$的速度在水平路面上沿直线匀速行驶了 $200s$，假设在此过程中电动自行车的牵引力为 $300N$，求：

（1）电动自行车行驶的路程是多少米？

（2）牵引力做的功是多少焦耳？

严重的雾霾天气，对国计民生已造成严重的影响，其中，汽车尾气是形成雾霾的重要污染源。城市地铁列车可实现零排放，大力发展地铁，可以大大减少燃油汽车的使用，减少汽车尾气的排放。现有一沿直线运动的地铁列车，以恒定功率 $6\times {10}^3\mathit{kW}$从甲站由静止开始起动，先以 $36\mathit{km}/h$的平均速度加速运动 $20s$后，再以 $72\mathit{km}/h$的速度匀速运动 $80s$，接着关闭发动机，列车失去牵引力，以加速运动时的平均速度作减速运动，经过 $15s$后到达乙站停止。求：

（1）甲站到乙站的距离。

（2）牵引力做的功。

2015年4月16日，我国首创的 $30s$级闪充电车在宁波正式下线。这种电动汽车采用超级电容作为电能存储设备（电源），这种超级电容具有安全环保，反复充放电，使用寿命长等特点。充电桩给电动汽车充电和电容存储设备工作时的有关技术参数如表所示。则：

物理 量	充电时的输入电压	电容存储设备的额定输出电压	电容存储设备的额定输出功率	每次充满 时的能量	每次充满的时间	每次充满电正常行驶的距离
数据	$380V$	$700V$	$92\mathit{kw}$	$1.8\times {10}^{7}J$	$30s$	$5\mathit{km}$

（1）充电桩为电动汽车充电时的输出功率是多少？

（2）电容存储设备正常工作时的电流多大？

（3）如果电价按0.4元 $/(\mathit{kW}\cdot h)$计费，那么，电动汽车每行驶 $1\mathit{km}$需要花费多少钱？