初中物理能量解答题

母亲为了给小林增加营养，买了一台全自动米糊机，如图（甲 $)$所示。米糊机的主要结构：中间部分是一个带可动刀头的电动机，用来将原料粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，用来对液体加热。如图（乙 $)$所示是米糊机正常工作时，做一次米糊的过程中，电热管和电动机交替工作的“ $P-t$”图象。表格内是主要技术参数。

额定容积	$1.5L$	加热功率	$1000W$
额定电压	$220V$	电机功率	$130W$
额定频率	$50\mathit{Hz}$	机器净重	$1.9\mathit{kg}$
整机尺寸	$232\times 174\times 298\mathit{mm}$

请问：

（1）米糊机正常工作时的电热管中的电流是多大？（计算结果保留两位小数）

（2）米糊机正常工作时做一次米糊，消耗的电能是多少？

（3）米糊机在正常工作状态下做一次米糊，若各类原料和清水总质量为 $1.5\mathit{kg}$，初温为 ${20}^{°}\text{C}$，米糊沸腾时温度是 ${100}^{°}\text{C}$，电热管的加热效率是多少？（已知原料和清水的混合物的比热容及米糊的比热容均为 $4.0\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，计算结果保留百分数整数）。

“测小灯泡额定电功率”的实验中，提供的器材有：电压恒为 $4.5V$的电源，额定电压为 $2.5V$的待测小灯泡，电阻约为 $l0\Omega$，电流表 $(0~0.6A,0~3A)$，电压表 $(0~3V,0~15V)$，开关和导线若干。还有标有“ $10\Omega 2A$”的滑动变阻器 $A$和标有“ $5\Omega 1A$”的滑动变阻器 $B$。

（1）若小明设计电路如图甲所示，请选择合适的量程，并用笔画线代替导线将图甲的实验电路图连接完整；

（2）本实验选择的滑动变阻器是　 $A$　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$；

（3）当滑动变阻器的滑片 $P$移到某一位置时，观察到电压表示数如图乙所示，根据所选正确量程，其示数为　　 $V$；

（4）为了测量小灯泡额定功率，此时应该将变阻滑的滑片 $P$向　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$移动。当电压达到小灯泡额定电压时，小灯泡正常发光，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡的额定功率为　　 $W$。

（5）小明综合分析实验数据发现，灯泡越亮时灯丝的电阻越大，说明灯丝的电阻　　。

如图甲所示， $L$ 上标有" $6V3W$ "字样，电流表量程为 $0~0.6A$ ，电压表量程为 $0~15V$ ，变阻器 $R$ 的最大阻值是 $100\Omega$ ．只闭合开关 $S_1$ ，滑片置于 $a$ 点时，变阻器连入电路的电阻为 $R_a$ ，电流表示数为 $I_a$ ；只闭合开关 $S_2$ ，移动滑片 $P$ ，变阻器两端电压与其连入电路的电阻关系如图乙所示，当滑片 $P$ 置于 $b$ 点时，电压表示数 $U_b=8V$ ，电流表示数为 $I_b$ ．已知 $R_a:R_0=12:5$ ， $I_a:I_b=3:5$ （设灯丝电阻不随温度变化）。求；

（1）小灯泡的电阻；

（2）定值电阻 $R_0$ 和电源电压 $U$ ；

（3）只闭合开关 $S_1$ 时，在电表的示数不超过量程，灯泡两端的电压不超过额定电压的情况下，电路消耗的功率范围。

一名体重为 $560N$ 、双脚与地面接触面积为 $0.04m^2$ 的学生站在水平地面上，用如图所示的滑轮组，在 $20s$ 内将 $600N$ 的重物匀速提升 $1m$ （绳重及绳与滑轮之间的摩擦不计）。

（1）请画出滑轮组的绕线。当这名学生未提重物时，他站在地面上对地面的压强多大？

（2）若匀速提升重物的过程中，滑轮组的机械效率是 $75\%$ ，拉力的功率多大？

（3）若用该滑轮组将 $800N$ 的重物匀速提起 $1m$ ，机械效率又是多大？

混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点。某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量。当需要高速行驶或蓄电池的电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电。车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，由内燃机提供能量，汽车以 $50\mathit{km}/h$ 的速度匀速行驶了 $0.5h$ ，同时蓄电池的电能增加了 $5.4\times {10}^{7}J$ ，求：

（1）汽车牵引力做的功；

（2）若所用燃料的热值是 $4.5\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$ ，测试过程中消耗 $8\mathit{kg}$ 的燃料（假设燃料完全燃烧），则放出的总热量是多少？

（3）内燃机工作时转化成电能的效率。

某实验小组在探究"金属丝电阻大小与长度的关系"实验中，取一段粗细均匀的金属丝拉直连接在 $A$ 、 $B$ 接线柱上，在金属丝上安装一个可滑动的金属夹 $P$ ．实验室还提供了下列器材：电压表、电流表、电池组（电压 $3V)$ 、滑动变阻器 $\left(20\Omega 2A\right)$ 、刻度尺、开关和导线若干。

（1）为了测量 $\mathit{AP}$ 段的电阻 $R$ ，他们连接了如图甲所示的电路。连接电路时，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移至 　 　端（填"左"或"右" $)$ 。

（2）该实验小组闭合开关后，小天同学观察发现电压表的读数为 $3V$ ，电流表的指针几乎没有发生偏转，则电路可能出现的故障是电阻丝 $\mathit{AP}$ 部分发生 　　。

（3）某次实验中测得电压表的读数为 $2.1V$ ，电流表指针偏转如图乙所示，则此时金属丝的电阻 $R=$ 　　 $\Omega$ 。

（4）实验中移动金属夹 $P$ ，分别测出 $\mathit{AP}$ 段的长度 $\iota$ 和对应的电压、电流值，并计算出对应的电阻值 $R$ ，其中 $\iota$ 和 $R$ 的数据如表：

$\iota /\mathit{cm}$	30	40	50	60	70	80
$R/\Omega$	2.1	2.8	3.5	4.2	4.9	5.6

分析表中数据，可知 　　。

空气质量指数是环境监测的重要指标，下表的空气质量等级是按照空气质量指数 $A$ 划分的。某兴趣小组自制的空气质量监测仪，用电压表显示空气质量指数，工作原理电路图如图。已知电源电压 $U=18V$ ，电压表量程为 $0~15V$ ，定值电阻 $R_0$ 的阻值为 $100\Omega$ ，气敏电阻阻值 $R$ 与 $A$ 的关系为 $R=\frac{6}{A}\times {10}^3\Omega$

空气质量指数     $A$	$0?50$	$51?100$	$101?150$	$151?200$	$201?300$	$>300$
空气质量等级	优	良	轻度污染	中度污染	重度污染	严重污染

（1）通过计算，判断电压表示数为 $10V$ 时对应的空气质量等级。

（2）更换定值电阻 $R_0$ 可改变监测仪的测量范围，若要使电压表满偏时对应的空气质量指数 $A=400$ ，则更换后的定值电阻 $R{\text{'}}_0$ 的阻值应为多大？

"国之润，自疏浚始"。新一代国之重器"天鲲号"绞吸挖泥船在河道清淤、湖泊疏浚、吹填造陆等方面发挥着重大作用。

（1）"天鲲号"以功率 $P_1=6600\mathit{kW}$ 进行绞吸，同时以功率 $P_2=13400\mathit{kW}$ 向远处输送岩石泥沙，工作时间 $t=10\mathit{min}$ ，共做功多少焦？

（2）"天鲲号"绞刀的工作原理与家用破壁机相似。某破壁机的额定电压 $U=220V$ ，额定电流 $I=10A$ ．"天鲲号"绞刀以功率 $P_1=6600\mathit{kW}$ 工作，相当于多少台这种破壁机正常工作消耗的总功率？

现要测量电阻 $R_x$ 的阻值，提供的实验器材有：待测电阻 $R_x$ （约 $5\Omega )$ 、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干 $°$

（1）用笔画线代替导线，将图1中的实物图连接完整，要求滑动变阻器的滑片 $P$ 向接线柱 $D$ 移动时接入电路的阻值变小。

（2）正确连线后，闭合开关，移动滑片 $P$ ，电流表示数几乎为零，电压表示数接近电源电压且几乎不变。若电路中只有一处故障，可判断该故障是 　　。

（3）排除故障继续实验，某次测量，电流表的示数为 $0.50A$ ，电压表的示数如图2，该示数为 　　 $V$ ，则 $R_x=$ 　　 $\Omega$ 。

（4）某同学利用电源（电压未知）、电阻箱 $(0~999.9\Omega )$ 和电流表（指针能正常偏转，但刻度盘示数模糊不清）等器材，测电阻 $R_x$ 的阻值，设计的电路如图3．完成下列实验步骤：

①正确连接电路，断开 $S_1$ 、 $S_2$ ，将电阻箱 $R$ 阻值调至最大；

② 　　；

③ 　　；

④电阻 $R_x=$ 　　。（用测得量的符号表示）

如图是部分照明电路。用笔画线代替导线，将开关和电灯接入照明电路。

学校机器人兴趣小组进行了"精准吊装"试验。 $n$ 块长短不一的长方体木块均平放在水平试验平台上，机器人将木块按长度从小到大依次吊装并对称叠放，如图。已知木块的宽度相同，高度均为 $h=0.2m$ ，密度均为 $\rho =0.5\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ，长度分别为 $a_1$ ， $a_2$ 、 $a_3\dots$ ， $a_n$ 且长度之比 $a_1:a_2:a_y:\dots :a_n=1:2:3:\dots :n$ ， $g$ 取 $10N/\mathit{kg}$

（1）求吊装前长度为 $a$ 的木块对试验平台的压强；

（2）若该平台够承受的最大压强为 $p=1.5\times {10}^4\mathit{Pa}$ ，平台上最多能叠放几块木块？

（3）若吊装某木块的过程中需克服木块重力做功 $60J$ ．吊装下一块需做功 $120J$ ，则再吊装下一块需做功多少？

如图所示的电路中，电源电压恒定，灯泡 $L_1$标有“ $3V1.5W$ “，灯泡 $L_2$标有“ $6V6W$”，滑动变阻器 $R$的最大阻值为 $10\Omega$．开关 $S_1$闭合， $S_2$断开，滑动变阻器的滑片 $P$置于 $b$端时，电流表的示数为 $0.5A$．设灯泡的电阻不变

（1）闭合 $S_1$，断开 $S_2$调节滑片 $P$使 $L_2$正常发光，求此时滑动变阻器接入电路的阻值；

（2）闭合 $S_1$、 $S_2$，调节滑片 $P$使 $L_1$正常发光，求此时 $L_2$的实际功率。

航天迷小伟利用自制降落伞模拟返回舱的降落过程。将带有降落伞的重物从高处释放，速度增大至 $10m/s$ 时打开降落伞，重物开始减速下落。重物从释放到落地共用时 $4s$ ，其 $v-t$ 图象如图所示，落地前最后 $2s$ 重物的运动可视为匀速运动。打开降落伞后，降落伞和重物受到的空气阻力 $f$ 与速度 $V$ 满足关系 $f=k{v}^2$ ， $k$ 为定值。降落伞和重物的总质量为 $7.5\mathit{kg}$ ， $g$ 取 $10N/\mathit{kg}$ ：求：

（1）落地前最后 $2s$ 降落伞和重物的总重力的功率；

（2）刚开始减速时降落伞和重物受到的合外力大小。

用"伏安法"测量电阻 $\mathit{Rx}$ 的阻值，提供的实验器材有：待测电阻 $\mathit{Rx}$ 、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及若干导线

（1）根据图甲的电路图，用笔断线代替导线将图乙中的实物图连接完整。

（2）闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数较大且几乎不变，电流表示数始终为零，电路故障可能是 　电阻断路　。

（3）排除故障后，测得多组实验数据。各组数据对应的点已描在图丙中，请在图中画出 $\mathit{Rx}$ 的 $I-U$ 图线。由图可得 $R_x=$ 　　 $\Omega$ ．（结果保留一位小数）

（4）电流表的电阻虽然很小，但也会影响本实验中 $R$ 的测量结果。用图丁的电路进行测量可消除这个影响，

$R_0$ 为定值电阻。实验步骤如下：

①按照图丁的电路图连接电路，将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处；

②闭合开关 $S_1$ ， $S_2$ ，移动滑动变阻器滑片，读出电压表的示数 $U_1$ 和电流表的示数 $I_1$ ，

③ 　　，移动滑动变阻器滑片，读出电压表的示数 $U_2$ 和电流表的示数 $I_2$ ；

④可得待测电阻 $R_x=$ 　　（用 $U_1$ 、 $I_1$ 、 $U_2$ 和 $I_2$ 表示）

学校机器人兴趣小组进行"精准吊装"实验。7块长短不一的长方体木块均平放在水平地面上，机器人将木块按长度从大到小依次吊装并对称叠放。已知木块的密度相同，高度均为 $h=0.2m$ ，宽度均为 $b=0.2m$ ，不同序号木块的质量如下表，其中 $m=12\mathit{kg}$ ， $g$ 取 $10N/\mathit{kg}$ 。

（1）已知1号木块的长度 $a=1.2m$ ，求未叠放时1号木块对地面的压强；

（2）如图，把2号木块吊装到1号木块的上面，求此过程克服木块重力所做的功；

（3）机器人完成全部吊装叠放用时 $6\mathit{min}$ 求整个过程克服木块重力做功的功率。

序号	1	2	3	4	5	6	7
质量	$2m$	$m$	$\frac{m}{2}$	$\frac{m}{3}$	$\frac{m}{4}$	$\frac{m}{5}$	$\frac{m}{6}$