计算题-福建省厦门市近三年（2020秋-2022秋）九年级物理上学期期末统考试题分类汇编【沪科版期末】

这是一份计算题-福建省厦门市近三年（2020秋-2022秋）九年级物理上学期期末统考试题分类汇编【沪科版期末】，共14页。试卷主要包含了如图是家用电吹风的工作原理简图等内容，欢迎下载使用。

计算题-福建省厦门市近三年（2020秋-2022秋）九年级物理上学期期末统考试题分类汇编【沪科版期末】
一．热量的计算（共2小题）
1．（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？
2．（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。
二．热机的效率（共1小题）
3．（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。

三．欧姆定律的应用（共3小题）
4．（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。

5．（2020秋•厦门期末）学校科技兴趣小组学以致用设计了一款金属电阻温度计，电路如图甲。电源电压恒为24V，电流表、电压表（0﹣15V），Rt为测温金属电阻，它的阻值随温度的变化如图乙。将Rt放入0℃的物体中，调节滑动变阻器R，使电压表示数为8V，将此处标记为0℃电流表示数为I0。为保证电压表盘上的温度刻度均匀分布，需控制电流不变，温度计每次测量均需调节R使电流表示数保持为I0。
（1）计算I0的大小。
（2）求该温度计的最高测量温度。
（3）改变I0的大小，可将温度计的量程扩大到0℃﹣240℃，则滑动变阻器最大阻值至少应为多少？
6．（2022秋•厦门期末）物理学科实践小组模拟工程师做“钢梁承重下垂”的测试，用钢片模拟“桥梁”，如图甲所示，力敏电阻R受到的压力F与钢片下垂量h满足关系F＝kh，k＝2N/mm。测试电路设计如图乙，力敏电阻R与其受到的压力F关系图象如图丙。已知电源电压4.5V，R0＝500Ω，电压表量程0﹣3V。外加压力为零时，由于钢片自重，力敏电阻R受到的压力F0＝5N。求：
（1）当电压表示数为3V时，电路中的电流。
（2）当电压表示数为3V时，钢片下垂量h。
（3）请指出图乙设计中存在的问题，利用现有器材进行改进，画出改进后的电路图，并计算出改进后仪器能测量的最大下垂量。
四．电功与电能的计算（共2小题）
7．（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。

8．（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。

五．焦耳定律的计算及其应用（共1小题）
9．（2022秋•厦门期末）如图是家用电吹风的工作原理简图。电吹风工作时，可以分别吹出热风和冷风。已知此电吹风的热风挡额定功率为1100W，通过电动机的电流为1A。某段时间电吹风在热风挡正常工作，求：
（1）电路的总电流。
（2）电热丝的电阻。
（3）电动机线圈的电阻为2Ω，通电100s产生的热量。


计算题-福建省厦门市近三年（2020秋-2022秋）九年级物理上学期期末统考试题分类汇编【沪科版期末】
参考答案与试题解析
一．热量的计算（共2小题）
1．（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%。
2．（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＝。
二．热机的效率（共1小题）
3．（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%。
三．欧姆定律的应用（共3小题）
4．（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。
5．（2020秋•厦门期末）学校科技兴趣小组学以致用设计了一款金属电阻温度计，电路如图甲。电源电压恒为24V，电流表、电压表（0﹣15V），Rt为测温金属电阻，它的阻值随温度的变化如图乙。将Rt放入0℃的物体中，调节滑动变阻器R，使电压表示数为8V，将此处标记为0℃电流表示数为I0。为保证电压表盘上的温度刻度均匀分布，需控制电流不变，温度计每次测量均需调节R使电流表示数保持为I0。
（1）计算I0的大小。
（2）求该温度计的最高测量温度。
（3）改变I0的大小，可将温度计的量程扩大到0℃﹣240℃，则滑动变阻器最大阻值至少应为多少？
【答案】（1）I0的大小为0.1A。
（2）求该温度计的最高测量温度为140℃。
（3）滑动变阻器最大阻值至少应为240Ω。
【解答】解：（1）根据电路图可知，Rt与R串联，电压表测量Rt两端电压；
根据图乙可知，当t＝0℃时，Rt＝80Ω，且Ut＝8V
则I0＝＝＝0.1A；
（2）测最高温时，Ut′＝15V
由I＝可得，Rt′＝＝＝150Ω
根据图乙可得：Rt＝t+80＝0.5t+80
则当Rt′＝150Ω测得温度计的最高测量温度：t＝140℃；
（3）当t＝240℃时，由Rt＝0.5t+80得：Rt″＝200Ω
则I0′＝＝＝0.075A，
此时，滑动变阻器对应的阻值为：Rt1＝＝＝120Ω；
当t＝0℃时，Rt＝80Ω
Ut″＝I0Rt＝0.075A×80Ω＝6V
此时，滑动交阻器对应的阻值为Rt2＝＝＝240Ω，即滑动变阻器的最大阻值至少应为240Ω。
答：（1）I0的大小为0.1A。
（2）求该温度计的最高测量温度为140℃。
（3）滑动变阻器最大阻值至少应为240Ω。
6．（2022秋•厦门期末）物理学科实践小组模拟工程师做“钢梁承重下垂”的测试，用钢片模拟“桥梁”，如图甲所示，力敏电阻R受到的压力F与钢片下垂量h满足关系F＝kh，k＝2N/mm。测试电路设计如图乙，力敏电阻R与其受到的压力F关系图象如图丙。已知电源电压4.5V，R0＝500Ω，电压表量程0﹣3V。外加压力为零时，由于钢片自重，力敏电阻R受到的压力F0＝5N。求：
（1）当电压表示数为3V时，电路中的电流。
（2）当电压表示数为3V时，钢片下垂量h。
（3）请指出图乙设计中存在的问题，利用现有器材进行改进，画出改进后的电路图，并计算出改进后仪器能测量的最大下垂量。
【答案】（1）当电压表示数为3V时，电路中的电流为0.003A；
（2）当电压表示数为3V时，钢片下垂量h为5mm；
（3）改进后的电路图见上图，改进后仪器能测量的最大下垂量为20mm。
【解答】解：（1）闭合开关，两电阻串联接入电路，电压表测力敏电阻两端的电压，
串联电路总电压等于各部分电压之和，当电压表示数为3V时，定值电阻两端的电压：U0＝U﹣UR＝4.5V﹣3V＝1.5V，
串联电路各处电流相等，此时通过电路的电流：I＝＝＝0.003A；
（2）当电压表示数为3V时，力敏电阻接入电路的阻值：R＝＝＝1000Ω，
由图丙可知力敏电阻受到的压力为10N，则钢片下垂量h＝＝＝5mm；
（3）外加压力为零时，由于钢片自重，力敏电阻R受到的压力F0＝5N，由图丙可知力敏电阻接入电路的阻值为2000Ω，此时力敏电阻接入电路最大阻值，
串联电路总电阻等于各部分电阻之和，根据欧姆定律可得此时通过电路的电流：I′＝＝＝0.0018A，
此时力敏电阻两端的电压：UR′＝I′R′＝0.0018A×2000Ω＝3.6V＞3V，所以电压表会损坏，
为保证电路安全，可以将电压表并联在定值电阻两端，如图：
，
当电压表示数最大为3V时，根据欧姆定律可得通过电路的最大电流：＝＝＝0.006A，
此时力敏电阻两端的电压：UR″＝U﹣U0大＝4.5V﹣3V＝1.5V，
力敏电阻接入电路的阻值：R″＝＝＝250Ω，
由图丙可知力敏电阻受到的压力为40N，则改进后仪器能测量的最大下垂量：h′＝＝＝20mm。
答：（1）当电压表示数为3V时，电路中的电流为0.003A；
（2）当电压表示数为3V时，钢片下垂量h为5mm；
（3）改进后的电路图见上图，改进后仪器能测量的最大下垂量为20mm。
四．电功与电能的计算（共2小题）
7．（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。
8．（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。
五．焦耳定律的计算及其应用（共1小题）
9．（2022秋•厦门期末）如图是家用电吹风的工作原理简图。电吹风工作时，可以分别吹出热风和冷风。已知此电吹风的热风挡额定功率为1100W，通过电动机的电流为1A。某段时间电吹风在热风挡正常工作，求：
（1）电路的总电流。
（2）电热丝的电阻。
（3）电动机线圈的电阻为2Ω，通电100s产生的热量。

【答案】（1）电路的总电流为5A；
（2）电热丝的电阻为55Ω；
（3）电动机线圈的电阻为2Ω，通电100s产生的热量为200J。
【解答】解：（1）由图可知电吹风在热风挡正常工作时，电动机和电热丝并联，
由P＝UI可知，电路中的总电流：I＝＝＝5A；
（2）根据并联电路的电流特点可知，通过电热丝的电流：IR＝I﹣IM＝5A﹣1A＝4A，
由I＝可知，电热丝的电阻：R＝＝＝55Ω；
（3）电动机线圈的电阻为2Ω，通电100s产生的热量：Q＝IM2RMt＝（1A）2×2Ω×100s＝200J。
答：（1）电路的总电流为5A；
（2）电热丝的电阻为55Ω；
（3）电动机线圈的电阻为2Ω，通电100s产生的热量为200J。