初中物理能量计算题

自行车骑行是生活中一种环保的出行方式。如图所示，小明骑自行车出行的途中，沿直线匀速经过一段长 $100m$ 的平直路面，用时 $20s$ 。该过程中前后轮与地面的总接触面积为 $20c{m}^2$ 。若小明的质量为 $55\mathit{kg}$ ，自行车重 $150N$ ，骑行时受到的阻力为总重的0.03倍。 $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $g=10N/\mathit{kg})$

（1）求骑行时车对水平地面的压强；

（2）该压强相当于多高水柱产生的压强？

（3）求骑行过程中动力做的功及功率。

如图所示的电路，电源电压保持不变，电阻 $R_1$ 、 $R_2$ 分别为 $20\Omega$ 和 $30\Omega$ ，只闭合开关 $S_1$ 时，电流表的示数为 $0.3A$ 。求：

（1）电源电压；

（2） $S_1$ 、 $S_2$ 均闭合时，电流表的示数。

额定功率为 $1000W$的电热水壶正常工作时，把质量为 $1\mathit{kg}$的水从 ${20}^{°}\text{C}$加热到 ${100}^{°}\text{C}$。已知 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，不计热量损失。求：

（1）水吸收的热量；

（2）加热所需要的时间。

某校为改善学生生活条件，给学生宿舍安装了100台某品牌速热式电热水器，该电热水器铭牌标明：加热功率 $4400W$ ，保温功率 $100W$ ，水箱容积 $25L$ ；内部结构如图甲所示， $R_1$ 、 $R_2$ 是水箱中加热盘内的电热丝。水箱放满水后闭合开关 $S_1$ 开始加热，当水温升高到 ${40}^{°}\text{C}$ 时，温控开关 $S_2$ 自动切换到保温状态。同学们为弄清楚该电热水器性能，做了以下探究，请你帮助完成：

（1） $R_2$ 的阻值多大？

（2）如果每台每天平均保温 $20h$ ，这100台电热水器在额定电压下每天因保温要浪费多少 $\mathit{kW}\cdot h$ 的电能？

（3）善于观察的张林发现，当他们寝室只有热水器工作时，将一箱冷水加热 $1\mathit{min}$ ，热水器显示屏显示水温由 ${20}^{°}\text{C}$ 上升到 ${22}^{°}\text{C}$ ，同时本寝室的电能表（如图乙）指示灯闪烁了80次，则该电热水器的效率多大？ $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$ ，不考虑电阻随温度变化）

图甲是某款电熨斗，图乙是其电路原理图。电源电压为 $220V$ ， $R_1$ 、 $R_2$ 为发热体。该电熨斗两挡功率分别为 $100W$ 和 $500W$ ，通过开关 $S$ 实现温度控制， $S$ 闭合时为高温挡。

（1）求 $R_1$ 的阻值；

（2）在使用过程中，若电熨斗 $10\mathit{min}$ 消耗电能 $1.32\times {10}^{5}J$ ，请通过计算说明：在这段时间内电熨斗处于何种工作状态，并求出相应状态下的工作时间；

（3）为了适应不同室温和更多衣料，小明对电路做了改进，将 $R_2$ 换成滑动变阻器 $R_3$ ，如图丙所示， $R_1$ 、 $R_3$ 均为发热体。假定电熨斗每秒钟散失的热量 $Q$ 跟电熨斗表面温度与环境温度的温度差△ $t$ 关系如图丁所示。在一个 ${20}^{°}\text{C}$ 的房间，要求电熨斗表面保持 ${220}^{°}\text{C}$ 不变，应将 $R_3$ 的阻值调为多大？

"绿色出行，低碳生活"。新能源汽车因环保、节能、高效等优势，成为人们日常使用的重要交通工具。如图是国内某型号的新能源汽车，满载时的总质量为 $1.6\times {10}^3\mathit{kg}$ ，在平直公路上匀速行驶 $1000m$ ，用时 $50s$ ，此过程中汽车牵引力做功 $1.5\times {10}^{6}J$ 。求满载时：

（1）汽车的总重力；

（2）汽车匀速行驶时的速度；

（3）汽车匀速行驶时所受的牵引力。

某些电阻的阻值会随温度的变化而明显改变，利用电阻的这种特性可以制成电阻温度计，从而用来测量温度。在如图甲所示的电路中，电流表量程为，电源电压恒为，为滑动变阻器，电阻作为温度计的测温探头。当时，的阻值随温度的变化关系如图乙所示。闭合开关后，把放入环境中，调节滑动变阻器，使电流表指针恰好满偏（即，然后保持的阻值不变。

（1）在环境中通电，整个电路消耗的电能是多少？

（2）滑动变阻器接入电路的电阻为多大？

（3）再把测温探头放到环境中时，消耗的电功率多少？

小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华用容量为的水壶装满水，水的初温是，然后将水烧开。烧水前天然气表的示数是，水刚烧开时天然气表的示数变为，天然气的热值为，水的比热容，当地大气压为标准大气压。求：

（1）水吸收的热量（不计水的热量损失）；

（2）天然气完全燃烧放出的热量；

（3）天然气灶的效率。

杂技表演在我国具有悠久的历史。如图所示为杂技"顶竿"表演，甲站在地面上，肩上顶着一根重为 的竖直竹竿，重为 的乙沿竹竿匀速上爬 ，然后甲顶着乙在水平地面上缓慢直立行走 。求在此过程中：

（1）乙受到摩擦力的大小和方向；

（2）摩擦力对乙所做的功；

（3）甲对竿和乙做的功。

如图甲所示电路，电源电压恒定， $R_0$ 为定值电阻， $R$ 为滑动变阻器。闭合开关 $S$ ，滑动变阻器的滑片从最右端滑向最左端的过程中，滑动变阻器的电功率 $P$ 随电流 $I$ 变化关系图线如图乙所示。求：

（1）滑动变阻器接入电路电阻为零时，电路中的电流；

（2）滑动变阻器接入电路电阻最大时，滑动变阻器两端的电压；

（3）滑动变阻器的滑片从最右端滑向最左端的过程中，滑动变阻器的最大功率。

如图所示是小林同学组装的提升重物的装置，动滑轮重 $80N$ ，不计绳重和摩擦。在拉力 $F$ 的作用下，将重为 $320N$ 的重物经过 $20s$ 匀速提升了 $3m$ 。求：

（1）拉力 $F$ 的大小；

（2）拉力 $F$ 做功的功率；

（3）此过程动滑轮的机械效率。

如图甲是某品牌智能体重秤，图乙是它的电路结构图，R ₀为定值电阻，秤盘下方的电阻R为压敏电阻，其阻值随所受压力大小的变化关系图像如图丙所示。已知电源电压为6V保持不变。

（1）当秤盘为空时，R的阻值为 　      　；

（2）体重为600N的小勇站在体重秤上时，电压表示数为2.4V，则R ₀的阻值是多少？

（3）若小华站在体重秤上，5s内完成了称量体重的过程，这段时间内体重秤消耗的电能是0.45J，则小华的体重为多少牛？

2021年5月22日10时40分，火星探测器"天问一号"的着陆器搭载"祝融号"火星车成功降落在火星北半球的乌托邦平原，中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。火星车质量达240kg，有六个形状大小相同的车轮，每个车轮与地面的接触面积约为190cm ²，在火星表面行驶时，它会展开太阳能蝶形面板--四块"特别订制"的太阳能电池阵，相比传统电路，提高了太阳能电池20%的利用效率。

（1）太阳能电池正常工作时，能量转化情况是： 　     　转化为 　     　；

（2）火星对它表面附近的物体也有引力，这个力大约是地球对地面附近同一物体引力的38%，当火星车静止在火星水平表面时，对火星表面的压强是多少？（g＝10N/kg）

（3）火星车在火星表面进行长距离自主移动进行科学探测时，走一下歇一下，若它在三天行驶了9km的直线距离，它行驶的平均速度是多少km/h？

小明学习了燃料的热值后，很想知道家中使用的天然气的热值是多少？但在教材的燃料热值表中没有查阅到。于是，他在家里将装有2kg水的水壶放到天然气灶上去烧，用温度计测量水从20℃加热至80℃的过程中，观察到天然气表的数字变化了0.035m ³。他通过上网查阅得知天然气灶的效率约为36%，已知水的比热容c _水＝4.2×10 ³J/（kg•℃）。求：

（1）在这个过程中水吸收了多少热量？

（2）请你帮小明算出天然气的热值。

如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡L正常发光时的电阻为10Ω，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P从a端滑至b端的过程中，电流表示数与两电压表示数的关系图象如图乙所示。求：

（1）小灯泡的额定功率和定值电阻R ₀的阻值；

（2）滑动变阻器的最大阻值；

（3）电路总功率的最大值和最小值。