初中物理能量计算题

在如图所示电路中，电源电压为 $6V$ 且保持不变，滑动变阻器 $R_2$ 允许通过最大电流为 $3A$ 。电流表 $A$ 、 $A_1$ 的表盘均如图所示。变阻器滑片 $P$ 位于最大阻值处，闭合开关 $S$ ，电流表 $A_1$ 示数为 $0.3A$ 。两电流表指针偏离零刻度线角度相同。

（1）求电阻 $R_1$ 的阻值；

（2）求此时经过变阻器 $R_2$ 的电流 $I_2$ ；

（3）移动变阻器滑片 $P$ ，在电路安全工作的前提下，求变阻器 $R_2$ 消耗的最小电功率与最大电功率之比 $P_{2\mathit{min}}:P_{2\mathit{max}}$ 。

质量为 $2\mathit{kg}$的水温度升高 $5^{°}\text{C}$，求吸收的热量 $Q_{吸}\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$。

小伟家的电热饮水机通过旋钮开关可以实现加热和保温两个挡位的切换。小伟查阅资料得到饮水机的部分信息如表。饮水机正常加热 ，可将质量为 的水从 加热到沸腾（标准大气压），然后转入保温状态。请你结合小伟的调查研究，解决下列问题：

（1）在图中虚线框内画出导线、电阻 和电阻 三个元件的符号，将饮水机的电路图连接完整。（旋钮开关位于 、 点，表示 与 接通）

（2）加热过程中，饮水机的加热效率。 水的比热容

额定电压	220
加热功率	1000
保温功率	100
电阻	435.6
电阻	48.4

2021年5月15日，"祝融号"火星车在火星上留下了属于中国的第一道印记，如图甲所示。发射前，火星车在水平地面上进行测试时，受到的摩擦力为 ，其速度 与时间 的关系图象如图乙所示。火星车的质量为 ，车轮与地面接触的总面积约为 。（空气阻力忽略不计， 取 求：

（1）火星车静止时，对水平地面的压强。

（2）火星车做匀速直线运动时，牵引力做的功。

康康家里有一台电火锅，部分技术参数如表，图甲是其内部电路的工作原理简图， 、 均为阻值不变的加热电阻，通过开关 、 、 的通断可实现三个挡位功能的切换，其中 是能分别与 、 两掷点相连的单刀双掷开关。（水的比热容：

额定电压
高温挡
低温挡
保温挡

（1）电火锅正常工作时，锅内水温随时间变化的图象如图乙所示。若用高温挡把质量为 、初温为 的水加热到 ，求此过程中水吸收的热量和电火锅的热效率；

（2）若改用低温挡给（1）问中的水加热，请比较使用高温挡还是低温挡更节能；

（3）求电火锅正常工作时保温挡的电功率。

如图所示，工人师傅用 的拉力，使重为 的物体以 的速度在地面上沿水平方向做匀速直线运动，已知物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2倍。不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦。求：

（1）工人师傅拉力的功率；

（2）动滑轮的重；

（3）若物重增大到 ，则滑轮组的机械效率是多少？

如图所示电路，电源电压保持不变，电流表量程0～0.6A，电压表量程0～15V，灯泡上标有"6V 3W"字样，R ₁＝18Ω。（a）当开关S ₂断开，S、S ₁闭合，滑片移到变阻器中点时，灯泡正常发光。（b）当S ₁断开，S、S ₂闭合，滑片移至最大阻值处时，电流表示数为0.3A。求：

（1）灯泡正常发光时的电阻多大？

（2）电源电压多大？

（3）若将R ₁换成R ₃＝9Ω的定值电阻，闭合开关S、S ₂，断开S ₁，电路中的电功率变化范围（结果保留一位小数）？

如图所示，电源电压保持不变，电流表的量程为0～3A，电压表的量程为0～15V，R ₁＝10Ω，滑动变阻器R ₂的规格为"50Ω 1A"。

（1）闭合开关S ₁，断开开关S ₂、S ₃，电流表示数为0.8A，求电源电压；

（2）闭合开关S ₃，断开开关S ₁、S ₂，滑动变阻器滑片置于中点位置时，电压表的示数为5V，求R ₃的阻值；

（3）闭合开关S ₁、S ₂和S ₃，在保证各电路元件安全的情况下，求电路的最大电功率及此时滑动变阻器R ₂连入电路的阻值。

父亲节到了，小明妈妈为爷爷买了一个电热足浴盆，内部由加热系统和按摩系统两部分组成，加热系统的加热电阻额定电压为220V，额定功率为605W。求：

（1）该电热足浴盆加热系统是利用电流的 　     　工作的。

（2）小明帮爷爷泡脚前，向足浴盆中加入6kg初温为20℃的水，加热系统的加热电阻正常工作15min将水加热到40℃，则此加热过程中水吸收的热量是多少？（水的比热容c＝4.2×10 ³J/（kg•℃））

（3）加热系统的加热电阻正常工作15min消耗的电能是多少？

（4）当小明家的实际电压是200V时，加热电阻工作的实际电功率是多少？（忽略温度对电阻的影响）

如图所示，小灯泡标有"6V 3W"字样（设灯丝电阻不受温度影响），R ₁为定值电阻，R ₂为滑动变阻器，其最大阻值为40Ω。求：

（1）小灯泡正常发光时的电阻。

（2）当开关S、S ₁、S ₂都闭合时，小灯泡恰好正常发光，电流表示数为0.6A，电路工作50s，求R ₁的阻值和电流通过R ₁产生的热量。

一辆汽车以72km/h的速度匀速行驶10min，消耗的汽油为1.2kg。汽车匀速行驶时受到的牵引力F＝1.2×10³N，汽油的热值q＝4.6×10⁷J/kg

（1）汽车在这段时间做的功是多少？

（2）这段时间内汽车的效率是多少？（百分号前保留一位小数）

（3）简要分析汽车效率低的原因（写出两条即可）。

如图甲所示电路，小灯泡额定电压为5V，滑动变阻器R ₁、R ₂允许通过的最大电流均为1A，电压表量程为0～15V，电流表量程为0～0.6A，电源电压U保持不变。断开开关S ₂，闭合开关S、S ₁，R ₁的滑片从最右端逐渐滑向最左端过程中，小灯泡始终正常发光；保持R ₁的滑片在最左端不动，断开开关S ₁，闭合开关S、S ₂，在保证所有元件安全的情况下，将R ₂的滑片从最右端向左进行最大范围移动。图乙中A﹣B是移动滑动变阻器R ₁的滑片过程中电流表和电压表的示数关系图象，C﹣B是移动滑动变阻器R ₂的滑片过程中电流表和电压表的示数关系图象。（本题中小灯泡阻值会随着温度变化而变化）求：

（1）电源电压U；

（2）滑动变阻器R ₁和R ₂的最大阻值；

（3）整个过程中小灯泡工作时消耗的最小功率P。

某汽车在水平地面上以25m/s的速度匀速行驶，行驶600s汽车发动机产生的牵引力所做的功为3×10⁷J，消耗汽油1kg（假设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油热值取q＝5×10⁷J/kg，g＝10N/kg）。针对这一过程，求：

（1）汽车行驶的路程；

（2）汽车受到的阻力；

（3）汽车发动机的效率。

如图所示，小灯泡L规格为"5V 1W"，R ₀＝50Ω，电源电压不变，电流表的量程为"0～0.6A"、"0～3A"，闭合开关，小灯泡L正常发光。

（1）求R ₀的功率和电源电压；

（2）拆除小灯泡L，从规格分别为"10Ω 1A"、"100Ω 0.5A"的滑动变阻器中选择其中之一，以及若干导线连入电路。选择哪种规格的变阻器电路消耗的功率最大？最大功率是多少？

图甲是一辆起重车的图片，起重车的质量为9.6t。有四个支撑脚，每个支撑脚的面积为0.3m ²，起重时汽车轮胎离开地面，图乙是起重机吊臂上的滑轮组在某次作业中将质量为1200kg的货物匀速提升，滑轮组上钢丝绳的拉力F为5000N，货物上升过程中的图象如图丙所示。（不考虑绳重，g取10N/kg）求：

（1）提升货物过程中起重车对水平地面的压强；

（2）拉力F的功率；

（3）提升货物过程中滑轮组的机械效率。