人教版物理九年級全一冊同步提優(yōu)訓練：第十八章 電功率 專題訓練　電和熱的綜合計算（含答案）

1、專題訓練電和熱的綜合計算類型1銘牌類電熱綜合計算1.2020青海 王明同學家買了一個電熱水壺,其銘牌上部分信息如圖表所示。求:額定電壓220 V頻率50 Hz額定容量1.8 L額定功率1000 W(1)該電熱水壺正常工作時的電阻。(2)用該電熱水壺將1.5 L的水從20 加熱到100 ,水吸收的熱量是多少。水的比熱容是4.2103 J/(kg)(3)王明在測量電熱水壺的實際功率時,斷開家中的其他用電器,讓電熱水壺單獨工作,測得1.5 min內(nèi)電能表指示燈閃爍了72次(表盤如圖所示),此電熱水壺的實際功率是多少。2.2021江西 如圖表一所示是小紅同學家的燃氣熱水器正常工作時顯示的部分參數(shù)。已知

2、水的初溫為20 ,c水=4.2103 J/(kg)。求: 表一 表二燃氣熱水器即熱式電熱水器設定溫度50 額定功率7000 W氣量1.0 m3/h額定電壓220 V水量5.0 L/min額定頻率50 Hz(1)燃氣熱水器正常工作10 min流出的熱水的質(zhì)量。(2)燃氣熱水器正常工作10 min流出的熱水所吸收的熱量。(3)小紅同學觀察到學校用的是即熱式電熱水器,銘牌如圖表二所示。若要得到(2)問中熱水所吸收的熱量,即熱式電熱水器需正常工作16 min 40 s,則該即熱式電熱水器的加熱效率為多大。銘牌類電熱計算:(1)理解銘牌意義,挖掘有效信息:如圖電熱器的額定功率、額定電壓及電熱器的容量等,

3、進而可求解電熱器的電阻、所容納的水的質(zhì)量、水吸收的熱量、加熱時間等。(2)利用電能表,求解實際功率:根據(jù)電能表轉(zhuǎn)盤實際轉(zhuǎn)動的圈數(shù)求解用電器消耗的電能、用電器的實際功率,進而還可以求解電路的實際電壓。類型2多擋位家用電器的綜合計算并聯(lián)式3.某品牌電烤箱在額定電壓下,功率從大到小有高擋、中擋和低擋。為電烤箱在不同擋位工作時的電路圖,R1、R2為發(fā)熱電阻絲,且阻值R1R2,則高擋、中擋和低擋對應的電路圖分別是圖、圖和圖。(均選填“甲”“乙”或“丙”)4.是某電飯鍋內(nèi)部加熱電路的原理圖,它有燒煮和保溫兩擋,開關S斷開時,電飯鍋處于擋,已知R1=484 ,燒煮時的功率是保溫時的11倍,則R2=。5.20

4、20鹽城 如圖甲所示為某電烤箱的內(nèi)部簡化電路,S1為自動控制開關,R1和R2均為電熱絲,圖乙是電烤箱正常工作時電流隨時間變化的圖象。求:(1)低溫擋工作時的功率。(2)電熱絲R2的阻值。(3)15 min內(nèi)R1消耗的電能。6.2020江西 冬天打出來的果汁太涼,不宜直接飲用。如圖所示是某“能加熱的榨汁杯”及其內(nèi)部電路簡化結(jié)構(gòu)示意圖,該榨汁杯的部分參數(shù)如圖表所示。求:榨汁杯部分參數(shù)表額定電壓220 V加熱功率300 W保溫功率80 W榨汁功率66 W容量300 mL(1)僅榨汁時的正常工作電流。(2)R2的阻值。(3)已知該榨汁杯正常工作時的加熱效率為90%,給杯子盛滿果汁并加熱,使其溫度升高3

5、0 ,需要加熱多長時間。c果汁=4103 J/(kg),果汁=1.2103 kg/m3并聯(lián)電路中電熱器多擋位問題分析:如圖所示,S閉合時,R1、R2并聯(lián),電路中總電阻較小,根據(jù)公式P=U2R可知,電路總功率較大,此時電熱器處于“大火”狀態(tài),即“加熱”狀態(tài);S斷開時,R1斷路,電路中僅有R2工作,電路中總電阻較大,根據(jù)公式P=U2R可知,電路總功率較小,此時電熱器處于“小火”狀態(tài),即“保溫”狀態(tài)。串聯(lián)式7.(多選)如圖所示是一臺電熱飲水機的電路簡圖。其額定電壓為220 V,具有加熱和保溫兩種功能,對應的電功率分別是400 W和40 W,下列說法正確的是()A.S1、S2均閉合時,飲水機處于加熱狀

6、態(tài)B.R1的阻值為121 C.R2的阻值為1210 D.在加熱狀態(tài)下工作1 h,消耗電能0.35 kWh,此時飲水機處于正常工作狀態(tài)8.2020大連改編 如圖所示是某家用電熱煮茶器的簡化電路圖。R1和R2均為電熱絲,S為單刀雙擲開關。R1的阻值是88 ,R2的阻值是352 ,電源電壓是220 V。開關S接“1”時,為加熱狀態(tài);開關S接“2”時,為保溫狀態(tài)。則加熱狀態(tài)時,通電5 min電流做功是J;保溫狀態(tài)時,電路消耗的總功率是W。9.2021深圳 某科技興趣小組用一個88 的電阻R1、開關、導線等器材制作了一個電烤箱,先將電烤箱接入電壓為220 V的家庭電路,簡化電路如圖甲所示,閉合開關,求:

7、(1)通過R1的電流。(2)R1消耗的電功率。(3)小組同學發(fā)現(xiàn)烤熟蛋糕耗費時間過長,為解決這個問題,他們找來一個相同規(guī)格的電阻R2進行改裝。你認為應按照圖(選填“乙”或“丙”)進行改裝。閉合開關S后,通電10 min,改裝后的電烤箱產(chǎn)生多少熱量。串聯(lián)電路中電熱器多擋位問題分析:如圖所示,S斷開時,R1、R2串聯(lián),電路中總電阻較大,根據(jù)公式P=U2R可知,電路總功率較小,此時電熱器處于“小火”狀態(tài),即“保溫”狀態(tài);S閉合時,R2短路,電路中總電阻較小,根據(jù)公式P=U2R可知,電路總功率較大,此時電熱器處于“大火”狀態(tài),即“加熱”狀態(tài)。多觸點開關式10.2021鐵嶺 如圖甲所示是一款可調(diào)溫果汁加

8、熱鼎,圖乙是其簡化電路圖。R1、R2均為加熱電阻,當開關接1時,加熱鼎處于保溫擋,保溫功率為275 W。當開關接2時,加熱鼎處于可調(diào)溫擋,可調(diào)功率范圍為2751100 W。求:果汁比熱容取4.0103 J/(kg) (1)加熱鼎最大功率時電路中的電流。(2)滑動變阻器R1的最大阻值。(3)不計熱量損失,加熱鼎用最大功率對1 kg果汁加熱2 min,果汁升高的溫度。11.2020沈陽 康康家有一臺家用電水壺如圖甲所示,他發(fā)現(xiàn)電水壺有加熱和保溫兩種功能。如圖乙所示是其內(nèi)部電路簡圖,R1、R2均為加熱電阻,通過旋轉(zhuǎn)旋鈕開關可以實現(xiàn)加熱和保溫兩種功能的切換。電水壺加熱功率為1000 W,保溫功率為44

9、 W,求:c水=4.2103 J/(kg),水=1.0103 kg/m3(1)把500 g的水從40 加熱到100 ,水吸收的熱量。(2)不計熱量損失,使用電水壺的加熱擋完成問題(1)中的加熱過程需要的時間。(3)忽略溫度對電阻阻值的影響,加熱電阻R1的阻值。多觸點開關式多擋位問題分析:旋轉(zhuǎn)開關接觸不同的觸點不同的電阻接入電路組成不同的電路連接方式實現(xiàn)用電器的多擋位。答案專題訓練電和熱的綜合計算1.(1)由P=U2R可得該電熱水壺正常工作時的電阻:R=U額2P額=(220 V)21000 W=48.4 。(2)水的體積:V=1.5 L=1.5 dm3=1.510-3 m3,由=mV可得水的質(zhì)量

10、:m= V=1.0103 kg/m31.510-3 m3=1.5 kg,水吸收的熱量:Q吸=cm(t-t0)=4.2103 J/(kg)1.5 kg(100 -20 )=5.04105 J。(3)3200 imp/(kWh)表示每消耗1 kWh的電能,指示燈閃爍3200次,指示燈閃爍72次,電熱水壺消耗的電能:W=723200 kWh=0.0225 kWh,電熱水壺的實際功率:P=Wt時=0.0225 kWh1.560h=0.9 kW=900 W。2.(1)由表格數(shù)據(jù)知燃氣熱水器的流量為5.0 L/min,正常工作10 min流出的熱水的體積:V=5.0 L/min10 min=50 L=0.

11、05 m3,由=mV可得水的質(zhì)量:m=水V=1.0103 kg/m30.05 m3=50 kg。(2)燃氣熱水器正常工作10 min流出的熱水所吸收的熱量:Q吸=c水m(t-t0)=4.2103 J/(kg)50 kg(50 -20 )=6.3106 J。(3)即熱式電熱水器正常工作時的功率P=7000 W,則電熱水器消耗的電能:W=Pt時=7000 W(1660 s+40 s)=7106 J;即熱式電熱水器的加熱效率:=Q吸W100%=6.3106J7106J100%=90%。3.丙乙甲解： 根據(jù)電功率的計算公式P=UI=U2R可知,電壓不變時,電阻越小,電功率越大,則將兩電阻并聯(lián)的圖丙總電

12、阻最小,電功率最大,為高擋電路圖;因為R1R2,所以P甲P乙,即只接入R2的圖乙是中擋電路圖,只接入 R1的圖甲是低擋電路圖。4.保溫48.4解： (1)由電路圖可知,開關S斷開時,電路為R1的簡單電路,電路中的總電阻較大,由P=UI=U2R可知,電路的總功率較小,電飯鍋處于保溫擋。(2)開關S閉合時,R1與R2并聯(lián),電路中的總電阻較小,電路的總功率較大,電飯鍋處于燒煮擋。因電路中總功率等于各用電器的功率之和,且燒煮時的功率是保溫時的11倍,所以,兩電熱絲的功率之比:P1P2=P保溫P燒煮-P保溫=P保溫11P保溫-P保溫=110,由P=UI=U2R可得,兩電熱絲的阻值之比:R1R2=U2P1

13、U2P2=P2P1=101,則R2=110R1=110484 =48.4 。5.(1)由圖可知,只閉合開關S,只有R1工作,電路中的電阻較大,由P=U2R可知電功率較小,處于低溫擋;當S和S1都閉合時,兩個電阻并聯(lián),電路總電阻較小,由P=U2R可知電功率較大,處于高溫擋。由圖乙可知,低溫擋時的電流是6 A,低溫擋工作時的功率為P低=UI低=220 V6 A=1320 W。(2)由圖乙可知,低溫擋時只有R1工作,低溫擋時的電流是6 A,則通過R1的電流是6 A,高溫擋時的總電流是10 A,高溫擋時兩個電阻并聯(lián),由并聯(lián)電路的特點可知通過R1的電流不變,由并聯(lián)電路電流的規(guī)律可知,通過R2的電流為I2

14、=I-I1=10 A-6 A=4 A,電熱絲R2的阻值為R2=UI2=220 V4 A=55 。(3)15 min內(nèi)R1消耗的電能:W1=UI1t=220 V6 A1560 s=1.188106 J。6.(1)由P=UI可得,僅榨汁時的正常工作電流:I榨汁=P榨汁U=66 W220 V=0.3 A。(2)由電路圖可知,只閉合S2時,電路為R1的簡單電路,電路的總電阻最大,總功率最小,處于保溫狀態(tài);同時閉合S2、S3時,R1與R2并聯(lián),電路的總電阻較小,總功率較大,處于加熱狀態(tài)。因并聯(lián)電路中各支路獨立工作、互不影響,所以,R2的電功率:P2=P加熱-P保溫=300 W-80 W=220 W,因并

15、聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,且等于電源電壓,所以,由P=UI=U2R可得,R2的阻值:R2=U2P2=(220 V)2220 W=220 。(3)給杯子盛滿果汁時果汁的體積:V=300 mL=300 cm3,由=mV可得,果汁的質(zhì)量:m=果汁 V=1.2 g/cm3300 cm3=360 g=0.36 kg,果汁吸收的熱量:Q吸=c果汁mt=4103 J/(kg)0.36 kg30 =4.32104 J,由=Q吸W100%可得,榨汁杯消耗的電能:W=Q吸=4.32104J90%=4.8104 J,由P=Wt可得,需要的加熱時間:t時=WP加熱=4.8104J300 W=160 s。7.AB解

16、： 當開關S1閉合、S2斷開時,兩電阻串聯(lián),電路中的總電阻較大,由P=UI=U2R可知,電路的總功率較小,飲水機處于保溫狀態(tài);當開關S1、S2均閉合時,電路為R1的簡單電路,電路的總電阻較小,總功率較大,飲水機處于加熱狀態(tài),故A正確。當開關S1、S2均閉合時,飲水機處于加熱狀態(tài),R1=U2P加熱=(220V)2400W=121 ;當開關S1閉合、S2斷開時,飲水機處于保溫狀態(tài),則電路的總電阻:R=U2P保溫=(220V)240 W=1210 ,因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,所以,R2=R-R1=1210 -121 =1089 ,故B正確,C錯誤。若在加熱狀態(tài)下正常工作1 h,則消耗的電能

17、為W=P加熱t(yī)=0.4 kW1 h=0.4 kWh,而實際消耗的電能為0.35 kWh,所以此時飲水機處于非正常工作狀態(tài),故D錯誤。8.1.65105110解： 開關S接“1”時,電路為R1的簡單電路,為加熱狀態(tài),由歐姆定律,電路中電流:I1=UR1=220 V88 =2.5 A;加熱狀態(tài)時,通電5 min電流做功:W=UI1t=220 V2.5 A560 s=1.65105 J。開關S接“2”時,兩電阻串聯(lián),為保溫狀態(tài),電路的總電阻為R=R1+R2=88 +352 =440 ,保溫狀態(tài)時電路消耗的總功率:P=U2R=(220 V)2440 =110 W。9.(1)通過電阻R1的電流為I=UR

18、1=220 V88 =2.5 A。(2)R1消耗的電功率為P=UI=220 V2.5 A=550 W。(3)乙通電時間為t=10 min=600 s,則這段時間內(nèi)電烤箱產(chǎn)生的熱量為W=P并t=2550 W600 s=6.6105 J。10.(1)由P=UI可得,加熱鼎最大功率時電路中的電流:I最大=P最大U=1100 W220 V=5 A。(2)開關S接1時,加熱鼎處于保溫擋,R1、R2串聯(lián)。由P=U2R得,此時總電阻R總=U2P保=(220 V)2275 W=176 ;開關S接2,加熱鼎處于最大功率時,變阻器接入電路的阻值為0,電路中只有R2,電流最大為5 A,由I=UR得,R2的阻值為R2=UI最大=220 V5 A=44 ;則滑動變阻器R1的最大阻值:R1=R總-R2=176 -44 =132 。(3)用最大功率對1 kg果汁加熱2 min,消耗的電能:W=P最大t時=1100 W120 s=1.32105 J,由于不計熱量損失,果汁吸收的熱量:Q吸=W=1.32105 J,由Q吸=cmt得,果汁升高的溫度:t=Q吸cm=1.32105J4.0103J/(kg)1 kg=33 。11.(1)水吸收的熱量:Q吸=c水mt=4.2103 J/(kg)0.5 kg(100 -40 )=1.26105 J。(2)由于