初中物理能量计算题

如图所示，是根据王爷爷驾驶汽车在某段平直高速公路上行驶时记录的数据，描绘出的 $s-t$图象。请你根据图象，求：

（1） $20\mathit{min}~40\mathit{min}$时间段内汽车的速度；

（2） $0~50\mathit{min}$时间段内汽车的平均速度；

（3）若汽车以速度 $v$匀速行驶时间 $t$，已知汽车总重为 $G$，匀速行驶时受到的阻力为汽车总重的 $\frac{1}{n}$，求汽车在这段时间内的功率。（温馨提示：本问计算结果请用字母表示）

如图所示，是某型号的爆米花机的电路图，该爆米花机具有制作和保温功能。只闭合开关 $S_1$时， $R_1$加热，电动机搅拌，开始制作爆米花；只闭合开关 $S_2$时， $R_2$保温，防止爆米花变凉；爆米花机的铭牌如表所示。 $\left[c_{\mathit{玉米}}=1.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{Kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

额定电压	$220V$
加热功率	$200W$
保温功率	$22W$
电动机功率	$40W$

（1）将 $100g$、 ${20}^{°}\text{C}$的玉米加热到 ${300}^{°}\text{C}$成为爆米花时，求玉米粒需要吸收的热量；

（2）电阻 $R_1$发热，把 $100g$、 ${20}^{°}\text{C}$的玉米粒加热成为爆米花，需要用时 $5\mathit{min}$，求 $R_1$的加热效率。

（3）求保温电阻 $R_2$的阻值。

如图所示，电源电压可调，小灯泡 $L_1$标有“ $6V6W$”的字样，小灯泡 $L_2$、 $L_3$标有“ $6V12W$”的字样，（不考虑温度对小灯泡电阻的影响）

（1）闭合开关 $S_1$、 $S_2$、 $S_3$，调节电源电压为 $6V$时，求电流表 $A_1$的示数；

（2）闭合开关 $S_2$，断开开关 $S_1$、 $S_3$，调节电源电压为 $12V$时，求电路消耗的总功率；

（3）闭合开关 $S_2$、 $S_3$，断开开关 $S_1$，调节电源电压为 $10V$时，求小灯泡 $L_3$的实际发光功率。

【实验名称】用电流表和电压表测电阻

【实验器材】电压恒为 $3V$的电源、电压表、电流表、标有“ $20\Omega 2A$”字样的滑动变阻器，待测电阻 $R_x$、开关、导线若干。

【实验原理】　 $R=\frac{U}{I}$　

【实验步骤】

（1）小明按如图甲所示的电路图连接电路；

（2）闭合开关，发现电流表示数如图乙所示，则下一步的实验操作是：先　　，然后　　。

（3）小明测出待测电阻的阻值后，向老师汇报，老师指出他实验设计中存在着不足，其不足是　　。

（4）改进后，小明继续实验并将数据记录在表中，分析数据可知待测电阻的阻值为　　 $\Omega$；还可以初步得出：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成　　；

实验次数	电压 $U/V$	电流 $I/A$
1	2.4	0.24
2	2.0	0.20
3	1.5	0.15

（5）实验过程中，若小明将滑片 $P$移到了如图丙所示位置，闭合开关，此时电流表的示数为　　。

如图1所示，是某家用电热水壶内部的电路简化结构图，其中 $R_1$、 $R_2$为阻值相同的电热丝，有甲、乙、丙、丁四种不同的连接方式，该电热水壶加热有高温、中温、低温三档，中温挡的额定功率为 $500W$，求

（1）电热水壶调至中温挡正常加热，将 $2\mathit{kg}$温度为 ${30}^{°}\text{C}$的水烧开（标准大气压下）需要 $20\mathit{min}$，水所吸收的热量及电热水壶的效率；

（2）电热水壶高温挡的额定功率；

（3）若某次电热水壶用高温挡加热 $0.1h$，耗电 $0.09\mathit{kW}·h$，通过计算判断此时电热水壶是否正常工作。

如图所示，电源电压可调，小灯泡上标有“ $6V0.5A$”的字样（不考虑温度对小灯泡电阻的影响），电流表量程 $0~0.6A$，电压表量程 $0~3V$，滑动变阻器规格为“ $20\Omega 1A$”。

（1）电源电压调至 $6V$，闭合开关 $S_1$和 $S_2$，移动滑动变阻器滑片 $P$，使小灯泡正常发光，电流表示数为 $0.6A$，则电压表的示数是多少？ $R_0$的阻值是多少？

（2）电源电压调至 $8V$，断开开关 $S_1$，闭合开关 $S_2$，为了保证电路安全，求滑动变阻器的阻值变化范围。

入夏以来，我国部分地区发生洪涝灾害，实践小组为了减轻巡堤人员的工作量，设计了水位自动监测装置。其原理如图所示，电源电压恒定， $R_0$是压敏电阻，所受压力每增加 $10N$，电阻减小 $5\Omega$． $R$是长 $1m$、电阻 $100\Omega$的电阻丝，其连入电路的电阻与长度成正比。电流表量程为 $0~0.6A$，其示数反应水位变化。 $R_0$下方固定一个轻质绝缘“ $\perp$”形硬杆。轻质金属滑杆 $\mathit{PQ}$可以在金属棒 $\mathit{EF}$上自由滑动， $\mathit{PQ}$下方通过轻质绝缘杆与重 $100N$、高 $4m$的圆柱体 $M$固定在一起。当水位上升时， $\mathit{PQ}$随圆柱体 $M$向上移动且保持水平。（整个装置接触良好且无摩擦， $\mathit{PQ}$和 $\mathit{EF}$的电阻不计， ${\rho }_{\mathit{河水}}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）闭合开关，当 $\mathit{PQ}$恰好位于 $R$最下端时，为警戒水位。电流表示数为 $0.06A$．此时 $M$漂浮，有 $\frac{1}{4}$体积浸在水中， $M$所受的浮力为　　 $N$；

（2）当水位上升， $\mathit{PQ}$向上移动过程中， $R$连入电路中的电阻　　（选填“变大”、“不变”或“变小” $)$。 $\mathit{PQ}$上升到 $R$的最上端，刚好与“ $\perp$”形杆接触，且对杆无压力时，为三级预警。

（3）当水位继续上升。 $\mathit{PQ}$开始通过“ $\perp$”杆对 $R_0$产生压力；当达到二级预警时，电流表示数为 $0.15A$；水位再上升 $0.4m$，达到一级预警时，电流表示数为 $0.20A$．电源电压为　　 $V$。

（4）在保证电路安全的情况下，此装置能测量的最高水位高于警戒水位　　 $m$。

（5）若将水位对警戒线上升的高度标记在电流表对应的刻度线上，即把电流表改装成水位计，水位计的刻度　　（选填“均匀”或“不均匀” $)$。

一根 $100\Omega$的电阻丝接入电路后，通过它的电流是 $0.2A$．求：

（1）电阻丝两端的电压。

（2）通电 $10s$电阻丝产生的热量。

某种荧光台灯铭牌上标有“额定功率 $11W$，额定电流 $0.05A$”的字样。当台灯正常发光时，求：

（1）台灯两端的电压；

（2） $10s$内台灯消耗的电能。

科技小组要测量额定电压为 $5V$的小灯泡的电功率，可用的器材有：一个电压表和一个电流表（只有 $0~0.6A$量程可用）。电源两端的电压恒定。

（1）按如图甲所示电路图正确连接电路。闭合开关前，将滑动变阻器滑片移到　　端（选填“左”或“右” $)$

（2）闭合开关，记录电压表、电流表示数：调节滑动变阻器并记录多组数据。当电流表示数为 $0.6A$时，电压表示数低于 $5V$．根据数据绘制出小灯泡的电流 $I$与电压 $U$的关系图象如图乙所示，由图象可知，灯丝电阻随温度的升高而　　。

（3）为测量小灯泡的额定功率，小组同学拆除电流表后再接通电路，调节滑动变阻器直到电压表示数为 $5V$：保持滑动变阻器的滑片位置不变，断开开关，将电压表替换 $\mathit{AB}$间导线接入电路，闭合开关，电压表示数为 $5.4V$，则此时小灯泡亮度比正常发光时　　；将滑动变阻器的滑片移到最左端，电压表示数变为 $7.2V$．则小灯泡的额定功率为　　 $W$。

如图甲所示，是一则公益广告，浓浓的孝心渗透着社会主义核心价值观。小明给爷爷网购了一台电热足浴盆，其铭牌部分参数如图乙所示。

（1）他为爷爷往足浴盆里加入初温为 ${22}^{°}\text{C}$的水，使之达到最大允许注水量，开始正常加热。控制面板如图丙所示，当温度达到显示温度时，完成加热。求此过程中水所吸收到热量。 $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)\right]$

（2）此次加热过程耗时 $10\mathit{min}$，求此过程足浴盆的电热效率。

（3）求此次加热时足浴盆的工作电流和加热电阻阻值。（保留1位小数）

（4）加热后，爷爷换成 $300W$挡位，泡脚 $20\mathit{min}$，问此次加热和泡脚总共消耗多少电能。

小王同学自制了一只“热得快”，这只“热得快”是用一根电阻为 $48.4\Omega$的电阻丝制成，将它接在 $220V$的家庭电路里使用。求：

（1）该“热得快” $5\mathit{min}$内产生的热量；

（2）为了安全。小王同学将一只工作指示灯与电阻串联使用，经测量电阻丝消耗的功率为原来功率的 $81\%$，求指示灯的电阻。

如图所示，电阻 $R_1$为 $8\Omega$，电源两端电压为 $12V$，开关 $S$闭合后。求：

（1）当滑动变阻器 $R$接入电路的电阻 $R_2$为 $30\Omega$时，通过电阻 $R_1$的电流 $I_1$和电路的总电流 $I$；

（2）当滑动变阻器 $R$接入电路的电阻 $R_3$为 $20\Omega$时，通过电阻 $R_1$的电流 $I_1\text{'}$和电路的总电流 $I\text{'}$。

物理兴趣小组设计了一个便携式水深测量装置，它主要由探头 $A$和控制盒 $B$构成，它们之间用有绝缘皮的细导线形成回路，如图甲所示，其中探头 $A$是一个高为 $0.1m$，重为 $5N$的圆柱体，它的底部是一个压敏电阻 $R$（与水的接触面涂有绝缘漆），工作时，底部始终与水平面相平，压敏电阻 $R$的阻值随表面所受压力 $F$的大小变化如图乙所示， $A$与 $B$间的电路连接关系如图丙所示，其中电源电压恒为 $4.5V$，小组同学将该装置带到游泳池，进行相关的测量研究。（导线重力与体积均不计， $g$取 $10N/\mathit{kg})$求：

（1）当把探头 $A$刚好全部浸没到池水中时，探头 $A$底部受到的压力为 $1N$，探头 $A$的底面积为多少？

（2）用手拉住导线，将探头 $A$缓慢下降到池水中某一深度（探头 $A$不接触池底），此时电流表的示数为 $0.3A$，探头 $A$底部所在处水的深度 $h$为多少？

（3）用手拉住导线，将探头 $A$下降到水深为 $2.6m$的水平池底（但不与池底密合），且导线处于完全松弛状态，此时电流表的示数是多少？

容积为 $1L$的某品牌电热水壶如图甲所示，其加热功率为 $1000W$，保温时功率为 $121W$，简化电路如图乙所示， $S$为加热和保温自动转换开关，在一个标准大气压下，该电热壶正常工作，将一壶初温为 ${20}^{°}\text{C}$的水烧开，此过程中电热壶的效率为 $70\%$． $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)\right]$求：

（1）电阻 $R_2$的阻值；

（2）在此过程中，水吸收的热量；

（3）烧开一壶水，需要的加热时间。