初中物理电功与电能的计算试题

小宇同学要用家里标有“ $220V1210W$”的电热水壶烧水。他先观察了家中电能表的表盘如图所示，下列说法中正确的是 $($　　 $)$

A．电热水壶是利用电流的热效应工作的

B．小宇家上月消耗的电能为 $2695.2\mathit{kW}·h$

C．电热水壶正常工作 $100s$消耗的电能是 $1.21\times {10}^{5}J$

D．用电高峰时期，小宇关闭家里其它用电器，只让电热水壶工作，发现电能表指示灯闪烁10次所用时间为 $12s$，则电热水壶实际功率为 $1000W$

如图所示为“电子秤”的原理图： $A$为托盘， $P$为金属滑片且固定在托盘下的轻质弹簧上，并能随轻质弹簧一起上下滑动，当托盘中不放物体时， $P$位于 $R$的最上端。已知 $R_0=5\Omega$， $R$的最大阻值为 $15\Omega$，电源电压恒为 $3V$．

（1）图中的质量表应该用什么电表改装？　　。

（2）“电子秤”称重物时电路中电流的最小值和最大值分别为多少？

（3）当开关 $S$闭合，不称量重物时，电子秤 $10\mathit{min}$内消耗的电能为多少？

某电热水壶部分参数，额定电压 $220V$，额定功率模糊不清，容积 $1L$，加热效率 $90\%$，在额定电压下，将满壶水从 ${10}^{°}\text{C}$加热至沸腾（在1标准大气压下），用时 $5\mathit{min}$，则水吸收的热量是　　 $J$，电热水壶的额定功率是　　 $W$． $\left[C_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$。

小奕看见他爸爸的手机锂电池上面标明电压为 $3.7V$，容量为 $3000\mathit{mA}·h$，则它充满电后存储的电能为　　 $J$该手机的待机电流为 $15\mathit{mA}$，则该手机最长待机时间为　　 $h$。

如图所示， $R_1=10\Omega$， $R_2=20\Omega$， $R_3$的最大阻值为 $50\Omega$．当 $S_1$闭合， $S_2$断开，滑片移到最左端时，电压表的示数为 $2V$．求：

（1）电源电压。

（2）通电 $10s$内 $R_2$消耗的电能。

（3）现同时闭合 $S_1$、 $S_2$，求电路的最小功率。

为了保护环境，我们应大力提倡使用清洁能源。现要将 $20\mathit{kg}$的水从 ${16}^{°}\text{C}$加热到 ${50}^{°}\text{C}$，如果使用效率为 $85\%$的电热水器，需要耗电　　 $\mathit{kW}·h$；如果使用热效率为 $80\%$的天然气热水器，需要消耗　　 $m^3$天然气。已知水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，天然气的热值为 $3.2\times {10}^{7}J/m^3$（结果均保留到小数点后2位）。

平衡车作为一种新兴的代步工具，深受年轻人的喜欢，小明最近购入一台平衡车，如图所示。他仔细阅读此款平衡车的说明书，主要参数如下：

平衡车整车参数		电池参数
净重	$12\mathit{kg}$	工作电压	$36V$
最高车速	$16\mathit{km}/h$	电池容量	$2.5\mathit{Ah}$锂电池
电动机额定功率	$900W$	智能 $\mathit{BMS}$	过压 $/$欠压 $/$短路 $/$过热保护
最大载重	$85\mathit{kg}$
轮胎与地面总接触面积	$100c{m}^2$

（1）该平衡车在水平路而正常行驶时，对地面产生的最大压强是多少？（要有计算过程）

（2）该平衡车的电池充满电后，所储存的电能为　　 $J$。

（3）平衡车脚踏位置布满花纹，其作用是　　。

人类正面临能源危机，为了找到更节能的光源，科学家做了大量的实验，实验发现下表中的 $\mathit{LED}$灯和白炽灯在正常工作时，光照强度相同。请通过计算回答下列问题：

（1） $\mathit{LED}$灯正常发光时的电流是多大？

（2） $\mathit{LED}$灯正常发光时的电阻是多大？

（3）正常工作 $10h$，使用 $\mathit{LED}$灯比白炽灯要节约多少电能？

类型	$\mathit{LED}$灯	白炽灯
发光原理	二极管发光	钨丝高温发光
额定电压	24伏	220伏
响应时间	${10}^{-9}$秒	${10}^{-3}$秒
额定功率	12瓦	100瓦

我国家庭照明电路的电压为　　 $V$；接在照明电路中的一盏电灯，正常发光 $25h$耗电 $1\mathit{kW}·h$，其额定功率为　　 $W$。

某电热水壶铭牌的部分信息如下表所示。该电热水壶正常工作时，把 $1\mathit{kg}$水从 ${20}^{°}\text{C}$加热到 ${100}^{°}\text{C}$用时 $7\mathit{min}$，已知 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，求：

（1）水吸收的热量；

（2）电热水壶的热效率。

型号	$\mathit{xx}$
额定电压	$220V$
额定功率	$1000W$
频率	$50\mathit{Hz}$

图为某电热器的电路原理图，通过将开关 $S$置于不同的位置，可以实现“加热”和“保温”两种状态的变换，对应的额定功率分别为 $800W$和 $40W$。

（1）将开关 $S$接“1”时，电热器处于　　（选填“加热”或“保温” $)$状态。

（2）电热器在加热状态下正常工作，将 $0.5\mathit{kg}$初温为 ${20}^{°}\text{C}$的水加热到 ${100}^{°}\text{C}$，需

要多长时间？ $($【水的比热容为 4 . 2 × 10 3 J / ( kg · ° C ) ，假设电能全部转化为水的内能】

有一额定功率为 $2000W$的电热水器，内装 $20\mathit{kg}$的水，通电后持续正常加热 $25\mathit{min}$，水的温度从 ${20}^{°}\text{C}$升高到 ${50}^{°}\text{C}$。已知 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，求：

（1）水吸收的热量；

（2）电热水器的热效率。

如图所示，定值电阻 $R_1$和 $R_2$并联在电压为 $6V$的电源上，当开关闭合时，电流表 $A_1$的示数为 $0.6A$，电流表 $A_2$的示数为 $0.2A$，求：

（1）定值电阻 $R_1$的大小。

（2） $R_2$在 $40s$的时间内消耗的电能。

“重力电灯”是一种依靠重力做功产生电能的环保型电源，如图，在使用过程中，首先由人将沙袋举高，使人的生物能转化为沙袋的重力势能，然后沙袋通过减速器匀速下落带动发电机发电，点亮灯泡。

（1）发电机是“重力电灯”的核心部件之一，发电机的线圈在磁场中　　磁感线产生电流，这种电流是　　（选填“直流”或“交流” $)$电。发电的过程属于　　（选填“电生磁”或“磁生电” $)$，这个过程将　　能转化为电能。

（2）“重力电灯”灯泡的额定功率为 $1W$，额定电压为 $2V$，则该灯泡正常工作时电流为　　 $A$，它工作　　 $h$消耗0.01度的电能。

（3）将一个重为 $400N$的沙袋举高 $1.8m$后从静止开始释放至落地，重力做功　　 $J$，调节减速器，让沙袋匀速下落，且沙袋下落过程中重力势能减小量的 $80\%$转化为灯泡的电能，此时发电机的输出电压恰为灯泡的额定电压，则一次举高沙袋能让额定功率为 $1W$灯泡正常发光　　 $s$．此时沙袋通过减速器匀速下落的速度为　　 $m/s$。

由于导体存在电阻，电流通过导线时会因电流的　　效应而造成大量的能量损耗，1911年荷兰科学家发现某些导体在极低温度下　　会突然消失，这种现象称为超导现象，近年来我国在超导领域取得了举世瞩目的成就，用超导电缆输电，可大大降低能量损耗，有一段输电线路，输电电流为 $200A$，输电线路的电阻为 $0.5\Omega$，若以超导电缆替代该线路输电 $1h$，可节约电能　　 $\mathit{kW}·h$。