02电功、电功率、热值的计算-【高频考点】福建省厦门市三年（2020-2022）九年级物理上学期期末统考试题分类汇编

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02电功、电功率、热值的计算-【高频考点】福建省厦门市三年（2020-2022）九年级物理上学期期末统考试题分类汇编
一．选择题（共2小题）
1．（2022秋•厦门期末）2022年11月29日，长征二号F火箭搭载神舟十五号载人飞船，将3名航天员送进空间站，天宫空间站史无前例地迎来6名航天员同时在岗，如图。长征二号F火箭选用偏二甲肼为燃料，这是因为偏二甲肼具有较大的（　　）

A．比热容 B．热值 C．内能 D．密度
2．（2020秋•厦门期末）已知一根火柴的质量约为0.1g，火柴棍的热值约为1.2×107J/kg，火柴燃烧时每秒产生的内能最接近（　　）
A．1 200 J B．120 J C．12 J D．1.2 J
二．填空题（共5小题）
3．（2022秋•三明期末）如图电路，电源两端电压U＝12V保持不变，R＝6Ω，虚线框内所有电阻阻值均未知。闭合开关，电流表示数为2.5A，如果用一个12Ω的定值电阻替换R，虚线框内的电阻均保持不变，则电流表示数将变为 　 　A，电路总功率变为原来的 　 　倍。

4．（2020秋•厦门期末）某5G手机充电时与其它家用电器的连接方式是　 　。该手机电池上标明电压为3.8V，容量4500mA•h，充满电后储存的电能为　 　J。
5．（2022秋•厦门期末）如图所示电路，电源电压恒为10V，R1＝10Ω。闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从右端移到左端的过程中，电压表V1的示数 　 　（填“变大”“变小”或“不变”）。当V1与V2的示数之比为5：4时，电阻R2的电功率为 　 　W。

6．（2020秋•厦门期末）一款暖手鼠标垫，内有两个10Ω的加热电阻，通过改变电阻的连接方式可实现多挡位加热。最多可设置 　 　个加热挡位，最大功率是最小功率的 　 　倍。
7．（2020秋•厦门期末）定值电阻R的阻值为10Ω，小灯泡L的I﹣U图象如图。若将R和L并联后接在5V的电源上，则电路的总电流为　 　A；若将R和L串联后接在8V的电源上，则L的电功率为　 　W。

三．计算题（共6小题）
8．（2021秋•厦门期末）某款标有“220V，2000W”即热净水饮水一体直饮机，可以在1h内将20L水从20℃加热到90℃。这台直饮机平均每月耗电量为12kW•h。
（1）20L水从20℃升温至90℃，要吸收多少焦的热量？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（2）直饮机每月耗电量相当于完全燃烧多少立方米的天然气？（q气＝3×107J/m3）
（3）直饮机的加热效率为多少？
9．（2020秋•厦门期末）12月22日，长征八号运载火箭首飞成功，将厦门大学“海丝一号”等5颗卫星准确送入轨道。火箭离开发射台时，为了防止高温火焰对发射台的影响，“喷水降温系统”向火箭尾部火焰中心喷水20s，喷水量为400t。
（1）设喷出的水的温度都是从20℃升高到100℃，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。求水升温过程平均每秒吸收的热量。
（2）长征八号火箭一子级、二子级发动机分别采用煤油、液氢为燃料。效率分别为η1、η2，煤油的热值为q1，液氢的热值为q2。求它们做相等的有用功时各自燃烧煤油和液氢的质量之比。
10．（2022秋•厦门期末）2022年第14届中国航展首日，我国自主研制的大型水陆两栖灭火机“鲲龙”号进行低空投水表演，如图。若航行20min，飞机消耗航空燃油900kg，发动机的平均功率为1.5×107W，航空燃油的热值为4×107J/kg。求：
（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量。
（2）发动机的效率。

11．（2021秋•厦门期末）某电热管R1的标识模糊不清，只剩有“220V，**A”字样。为了测出该电热管的额定电流，将它接入如图1的电路。电路中电源电压恒定不变，电流表量程为0～0.6A，滑动变阻器R2标有“120Ω，0.5A”。测量并画出电压表示数U与电流表示数I的图象，如图2。求：

（1）当电流为0.2A时，滑动变阻器接入电路的阻值。
（2）电热管的额定电流。
（3）滑动变阻器消耗的最小功率。

12．（2020秋•厦门期末）如图电路，电源电压不变，定值电阻R＝15Ω，小灯泡L标有“12V”字样，不考虑温度对灯泡电阻的影响。闭合开关，小灯泡恰能正常发光，电流表示数为1.2A。求：
（1）通电10s电路消耗的电能。
（2）小灯泡的额定功率。

13．（2021秋•厦门期末）某电吹风有冷风和热风两挡，其简化电路如图。图中的为电动机，R为加热电阻，阻值为55Ω。电吹风的额定电压为220V，电动机的额定功率为110W。求：
（1）电吹风用冷风挡正常工作200s所消耗的电能。
（2）电吹风用热风挡正常工作时电路的总电流。


02电功、电功率、热值的计算-【高频考点】福建省厦门市三年（2020-2022）九年级物理上学期期末统考试题分类汇编
参考答案与试题解析
一．选择题（共2小题）
1．（2022秋•厦门期末）2022年11月29日，长征二号F火箭搭载神舟十五号载人飞船，将3名航天员送进空间站，天宫空间站史无前例地迎来6名航天员同时在岗，如图。长征二号F火箭选用偏二甲肼为燃料，这是因为偏二甲肼具有较大的（　　）

A．比热容 B．热值 C．内能 D．密度
【答案】B
【解答】解：长征二号F火箭选用偏二甲肼为燃料，是因为偏二甲肼具有较大的热值，由Q放＝mq可知，完全燃烧相同质量的偏二甲肼时，可以放出更多的热量。
故选：B。
2．（2020秋•厦门期末）已知一根火柴的质量约为0.1g，火柴棍的热值约为1.2×107J/kg，火柴燃烧时每秒产生的内能最接近（　　）
A．1 200 J B．120 J C．12 J D．1.2 J
【答案】B
【解答】解：一根火柴完全燃烧所释放出的热量：Q放＝m火q＝0.0001kg×1.2×107J/kg＝1200J；燃烧一根火柴的时间大约是10s，则火柴燃烧时每秒产生的内能最接近＝120J，故B正确。
故选：B。
二．填空题（共5小题）
3．（2022秋•三明期末）如图电路，电源两端电压U＝12V保持不变，R＝6Ω，虚线框内所有电阻阻值均未知。闭合开关，电流表示数为2.5A，如果用一个12Ω的定值电阻替换R，虚线框内的电阻均保持不变，则电流表示数将变为 　1.5　A，电路总功率变为原来的 　0.6　倍。

【答案】1.5；0.6。
【解答】解：（1）根据电路图可知，R与虚线框内的电阻并联，电流表测干路电流，
由I＝可得，电路的总电阻：R并＝＝＝4.8Ω，
虚线框内所有电阻的等效电阻为R′，由并联电路电阻的特点：″
＝+，代入数据，＝+，
解得R′＝24Ω；
用一个12Ω的定值电阻替换R，虚线框内的电阻均保持不变，此时并联的总电阻R：
＝+，代入数据，＝+，
解得，R″＝8Ω，
电流表示数将变为：I′＝＝＝1.5A，
（2）两次的总功率之比：＝＝＝＝，所以P'＝P＝0.6P。
故答案为：1.5；0.6。
4．（2020秋•厦门期末）某5G手机充电时与其它家用电器的连接方式是　并联　。该手机电池上标明电压为3.8V，容量4500mA•h，充满电后储存的电能为　61560　J。
【答案】并联；61560。
【解答】解：（1）手机充电时，手机相当于用电器，与其它家用电器的连接方式是并联；
（2）电池充满电后储存的电能：W＝UIt＝3.8V×4500×10﹣3A×3600s＝61560J。
故答案为：并联；61560。
5．（2022秋•厦门期末）如图所示电路，电源电压恒为10V，R1＝10Ω。闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从右端移到左端的过程中，电压表V1的示数 　不变　（填“变大”“变小”或“不变”）。当V1与V2的示数之比为5：4时，电阻R2的电功率为 　1.6　W。

【答案】不变；1.6。
【解答】解：由电路图可知当闭合开关S时，R1与R2组成串联电路，此时电压表V1测电源两端的电压，电压表V2测R1两端的电压，
因电源的电压不变，所以，滑片P从右端移到左端滑动过程中，电压表V1的示数不变，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，且电压表V1与V2的示数比为5：4，
所以，两电阻两端的电压之比：＝＝＝，
因串联电路中各处的电流相等，所以，由欧姆定律可得R1与R2连入电路的阻值之比：＝＝＝，
R1＝10Ω，则R2＝＝＝2.5Ω，
U＝10V，则U2＝U＝＝2V，
电阻R2的电功率为：P＝＝＝1.6W。
故答案为：不变；1.6。
6．（2020秋•厦门期末）一款暖手鼠标垫，内有两个10Ω的加热电阻，通过改变电阻的连接方式可实现多挡位加热。最多可设置 　3　个加热挡位，最大功率是最小功率的 　4　倍。
【答案】3；4。
【解答】解：由题意可知，暖手鼠标垫正常工作时的电压一定，
由P＝UI＝知，当两电阻并联时，因并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，电路的总电阻最小，功率最大，为高温挡；
当两电阻串联时，因串联电路中总电阻大于任何一个分电阻，所以电路的总电阻最大，功率最小，为低温挡；
当只有一个电阻工作时，为中温挡；
综合分析最多可设置3个加热挡位；
因串联电路中总电阻等于各电阻之和，且两个定值电阻均为10Ω，
所以，电路的总电阻：
R串联＝R+R＝10Ω+10Ω＝20Ω，
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，且两个定值电阻均为10Ω，
所以，电路的总电阻：
R并联＝＝＝5Ω，
所以最大功率与最小功率的比为：
＝＝＝＝，即最大功率是最小功率的4倍。
故答案为：3；4。
7．（2020秋•厦门期末）定值电阻R的阻值为10Ω，小灯泡L的I﹣U图象如图。若将R和L并联后接在5V的电源上，则电路的总电流为　0.8　A；若将R和L串联后接在8V的电源上，则L的电功率为　1.5　W。

【答案】0.8；1.5。
【解答】解：（1）若将R和L并联后接在5V的电源上，由图象知此时通过小灯泡的电流为IL＝0.3A；
根据欧姆定律I＝知，通过定值电阻R的电流为：
IR＝＝＝0.5A，
根据并联电路电流的规律知，
干路中的电流是：
I＝IL+IR＝0.3A+0.5A＝0.8A；
（2）若将甲、乙串联后接在8V电路中，根据串联电路的电压等于各部分电压之和，且通过各电阻的电流相等，由图可知，此时电路中的电流是I′＝0.3A，小灯泡两端的电压为UL′＝5V，此时定值电阻两端的电压为：
UR＝I′R＝0.3A×10Ω＝3V，
此时电源电压为U′＝UL′+UR＝5V+3V＝8V，符合题意；
此时小灯泡的功率为：
PL＝ULI′＝5V×0.3A＝1.5W。
故答案为：0.8；1.5。
三．计算题（共6小题）
8．（2021秋•厦门期末）某款标有“220V，2000W”即热净水饮水一体直饮机，可以在1h内将20L水从20℃加热到90℃。这台直饮机平均每月耗电量为12kW•h。
（1）20L水从20℃升温至90℃，要吸收多少焦的热量？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（2）直饮机每月耗电量相当于完全燃烧多少立方米的天然气？（q气＝3×107J/m3）
（3）直饮机的加热效率为多少？
【答案】（1）20L水从20℃升温至90℃，要吸收5.88×106J的热量；
（2）直饮机每月耗电量相当于完全燃烧1.44m3的天然气；
（3）直饮机的加热效率约为81.7%。
【解答】解：（1）水的体积V水＝20L＝20dm3＝0.02m3，
由ρ＝可得水的质量：
m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×0.02m3＝20kg；
水吸收的热量：
Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×20kg×（90℃﹣20℃）＝5.88×106J；
（2）直饮机每月耗电量：W＝12kW•h＝12×3.6×106J＝4.32×107J，
由题知，完全燃烧天然气放出的热量Q放＝W＝4.32×107J，
由Q放＝Vq得完全燃烧天然气的体积：
V气＝＝＝1.44m3；
（3）1h内直饮机消耗的电能：
W′＝Pt＝2000W×3600s＝7.2×106J，
直饮机的加热效率：
η＝＝×100%≈81.7%。
答：（1）20L水从20℃升温至90℃，要吸收5.88×106J的热量；
（2）直饮机每月耗电量相当于完全燃烧1.44m3的天然气；
（3）直饮机的加热效率约为81.7%。
9．（2020秋•厦门期末）12月22日，长征八号运载火箭首飞成功，将厦门大学“海丝一号”等5颗卫星准确送入轨道。火箭离开发射台时，为了防止高温火焰对发射台的影响，“喷水降温系统”向火箭尾部火焰中心喷水20s，喷水量为400t。
（1）设喷出的水的温度都是从20℃升高到100℃，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。求水升温过程平均每秒吸收的热量。
（2）长征八号火箭一子级、二子级发动机分别采用煤油、液氢为燃料。效率分别为η1、η2，煤油的热值为q1，液氢的热值为q2。求它们做相等的有用功时各自燃烧煤油和液氢的质量之比。
【答案】（1）水升温过程平均每秒吸收的热量为6.72×109J。
（2）它们做相等的有用功时各自燃烧煤油和液氢的质量之比为＝。
【解答】解：（1）每秒喷水量为m＝＝20t＝20000kg，
水升温过程平均每秒吸收的热量为：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×20000kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×109J。
（2）设消耗的煤油和液氢质量分别为m1，m2，
一子级发动机所做的有用功可表示为：W1＝Q1η1＝m1q1η1，
二子级发动机所做的有用功可表示为：W2＝Q2η2＝m2q2η2，
由W1＝W2可得： m1q1η1＝m2q2η2，
即：＝。
答：（1）水升温过程平均每秒吸收的热量为6.72×109J。
（2）它们做相等的有用功时各自燃烧煤油和液氢的质量之比为＝。
10．（2022秋•厦门期末）2022年第14届中国航展首日，我国自主研制的大型水陆两栖灭火机“鲲龙”号进行低空投水表演，如图。若航行20min，飞机消耗航空燃油900kg，发动机的平均功率为1.5×107W，航空燃油的热值为4×107J/kg。求：
（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量。
（2）发动机的效率。

【答案】（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量为3.6×1010J；
（2）发动机的效率为50%。
【解答】解：（1）航空燃油完全燃烧放出的热量：Q放＝m燃油q＝900kg×4×107J/kg＝3.6×1010J；
（2）根据P＝得，飞机发动机做的功：W＝Pt＝1.5×107W×20×60s＝1.8×1010J，
发动机的效率：η＝×100%＝×100%＝50%。
答：（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量为3.6×1010J；
（2）发动机的效率为50%。
11．（2021秋•厦门期末）某电热管R1的标识模糊不清，只剩有“220V，**A”字样。为了测出该电热管的额定电流，将它接入如图1的电路。电路中电源电压恒定不变，电流表量程为0～0.6A，滑动变阻器R2标有“120Ω，0.5A”。测量并画出电压表示数U与电流表示数I的图象，如图2。求：

（1）当电流为0.2A时，滑动变阻器接入电路的阻值。
（2）电热管的额定电流。
（3）滑动变阻器消耗的最小功率。

【答案】（1）当电流为0.2A时，滑动变阻器接入电路的阻值为80Ω；
（2）电热管的额定电流为5.5A；
（3）滑动变阻器消耗的最小功率为2W。
【解答】解：由图1可知，两电阻串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中的电流。
（1）由图2图象可知，电路中电流为0.2A时滑动变阻器两端的电压为16V，由I＝可知，此时滑动变阻器接入电路的阻值：R滑＝＝＝80Ω；
（2）由图2图象可知，当电路中电流为0.2A时，电源电压：U＝16V+0.2A×R1……①
当电路中电流为0.4时，电源电压：U＝8V+0.4A×R1……②
因为电路中电源电压恒定不变，所以有：16V+0.2A×R1＝8V+0.4A×R1，
解得：R1＝40Ω，
则电源电压：U＝16V+0.2A×R1＝16V+0.2A×40Ω＝24V；
则电热管的额定电流：I额＝＝＝5.5A；
（3）滑动变阻器电功率的表达式为：P＝UI﹣I2R1＝24I﹣40I2＝﹣40（I﹣0.3）2+3.6，
因此当I＝0.3A时，滑动变阻器电功率为最大：P最大＝﹣40Ω×（0.3A﹣0.3A）2+3.6W＝3.6W，
由题意可知，电路中的最大电流为0.5A，此时滑动变阻器电功率为：P1＝24V×0.5A﹣40Ω×（0.5A）2＝2W，
电路中的最小电流：I最小＝＝＝0.15A，此时滑动变阻器电功率为：P2＝24V×0.15A﹣40Ω×（0.15A）2＝2.7W，
则绘制出滑动变阻器电功率的P﹣I图象，如图示数：
；
由图象可知，当电路中的最大电流为0.5A时，滑动变阻器电功率为最小，即P最小＝P1＝2W。
答：（1）当电流为0.2A时，滑动变阻器接入电路的阻值为80Ω；
（2）电热管的额定电流为5.5A；
（3）滑动变阻器消耗的最小功率为2W。
12．（2020秋•厦门期末）如图电路，电源电压不变，定值电阻R＝15Ω，小灯泡L标有“12V”字样，不考虑温度对灯泡电阻的影响。闭合开关，小灯泡恰能正常发光，电流表示数为1.2A。求：
（1）通电10s电路消耗的电能。
（2）小灯泡的额定功率。

【答案】（1）通电10s电路消耗的电能为144J。
（2）小灯泡的额定功率为4.8W。
【解答】解：（1）由图可知：闭合开关，R，L并联，由于L正常发光，
则根据并联电路各支路两端的电压相等可知：
电源电压U＝UL额＝12V，
则通电10s电路消耗的电能W＝UIt＝12V×1.2A×10s＝144J；
（2）通过R的电流IR＝＝＝0.8A，
根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可得：
IL＝I﹣IR＝1.2A﹣0.8A＝0.4A，
由于灯泡正常发光，则：
PL额＝PL＝UIL＝12V×0.4A＝4.8W。
答：（1）通电10s电路消耗的电能为144J。
（2）小灯泡的额定功率为4.8W。
13．（2021秋•厦门期末）某电吹风有冷风和热风两挡，其简化电路如图。图中的为电动机，R为加热电阻，阻值为55Ω。电吹风的额定电压为220V，电动机的额定功率为110W。求：
（1）电吹风用冷风挡正常工作200s所消耗的电能。
（2）电吹风用热风挡正常工作时电路的总电流。

【答案】（1）电吹风用冷风挡正常工作200s所消耗的电能为2.2×104J；
（2）电吹风用热风挡正常工作时电路的总电流为4.5A。
【解答】解：（1）由电路图可知，当S1闭合、S2断开时，只有电动机工作，吹冷风，电动机的实际功率PM＝P额＝110W，
由P＝可得电吹风用冷风挡正常工作200s所消耗的电能：
WM＝PMt＝110W×200s＝2.2×104J；
（2）当S1、S2都闭合时，电动机和加热电阻并联接入电路，电吹风吹热风；
通过电动机的电流：IM＝＝＝0.5A，
通过加热电阻的电流：IR＝＝＝4A，
电吹风用热风挡正常工作时电路的总电流：
I＝IM+IR＝0.5A+4A＝4.5A。
答：（1）电吹风用冷风挡正常工作200s所消耗的电能为2.2×104J；
（2）电吹风用热风挡正常工作时电路的总电流为4.5A。