(练习)22 核心素养提升(八) 电热学综合计算-【提分教练】2022-2023学年九年级物理全一册同步(人教版)

核心素养提升(八) (电热学综合计算) 学完焦耳定律后，老师要求同学们放学回家后找一下家中有哪些电热器。小明回到家后到厨房找了一下，还真有不少的电热器：饮水机、电饼铛、电饭锅、电水壶等。小明还发现有一些电热器上有好几个按钮开关，这有什么作用呢？小明上网查了一下，原来这是挡位变换开关。同学们，你们知道电热器挡位变换的原理吗？ 探究1　电热器的效率能达到100%吗？为什么？ 不能，电热器放出的热量会散失掉一部分，不可能完全被吸收。 探究2　多挡位电热器靠改变什么来改变挡位？ 由公式P＝可知，电源电压不变，当电阻小时，电热器功率大，为高温挡，反之为低温挡。 【类型1】　　电热综合问题 1. 在如图所示的电路中，电源电压U＝9 V，电阻R1＝200 Ω，R2＝100 Ω，则通电1 min该电路产生的热量为　16.2　J。 第1题图 2. 人的脚在不停地分泌汗液，造成鞋内潮湿，人们利用电热干鞋器进行烘干，如图所示，电热干鞋器是利用了电流的 热 效应。若每只鞋里电热干鞋器的电热丝规格是额定电压为220 V、功率为5 W、表面温度为50 ℃＋5 ℃，则该电热干鞋器每晚(10 h)给两只鞋加热的耗电量是 0.1 kW·h。 第2题图 3. 在如图所示的电路中，电源电压恒为9 V，灯泡L的规格为“6 V　3 W”。闭合开关S，灯泡L正常工作。求： 第3题图 (1)电阻R的阻值； (2)灯泡L工作5 min消耗的电能及电阻R工作5 min产生的热量。 解：(1)由题图可知，灯泡L与电阻R串联，电压表测灯泡L两端的电压，闭合开关，灯泡L正常发光，由串联电路特点和P＝UI可得，此时电路中的电流 I＝IR＝IL＝＝＝0.5 A 因为串联电路中的电源电压等于各用电器两端电压之和，所以，电阻R两端的电压 UR＝U－UL＝9 V－6 V＝3 V 由欧姆定律可得，电阻R的阻值 R＝＝＝6 Ω。 (2)由P＝可得，灯泡L工作5 min消耗的电能 W＝P额t＝3 W×5×60 s＝900 J 电阻R工作5 min产生的热量 Q＝IRt＝(0.5 A)2×6 Ω×5×60 s＝450 J。 4. 如图所示的电路中，电源电压恒为6 V，闭合开关S后，通过电阻R1的电流为1 A，通过电阻R2的电流为2 A。求： 第4题图 (1)通过电流表的电流； (2)电路的总电阻； (3)整个电路在10 s内产生的热量。 解：由题图可知，电阻R1与R2并联，电流表测干路电流。 (1)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过电流表的电流 I＝I1＋I2＝1 A＋2 A＝3 A。 (2)由I＝可得，电路的总电阻 R＝＝＝2 Ω。 (3)整个电路在10 s内产生的热量 Q＝I2Rt＝(3 A)2×2 Ω×10 s＝180 J。 5. 如图所示，电源电压恒定，小灯泡L标有“6 V　3 W”的字样(灯丝的电阻不随温度的变化而变化)。当只闭合开关S1时，小灯泡L恰好正常发光；当同时闭合开关S1和S2时，电流表的示数为0.8 A。求： 第5题图 (1)只闭合开关S1时，电流表的示数； (2)R0的阻值； (3)同时闭合开关S1和S2时，通电1 min电路产生的总热量。 解：(1)只闭合开关S1时，只有小灯泡L接入电路且小灯泡L正常发光，所以，电源电压 U＝UL＝6 V， 由P＝UI可得，小灯泡L正常发光时的电流 IL＝＝＝0.5 A，即电流表的示数为0.5 A。 (2)当开关S1、S2都闭合时，R0与小灯泡L并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，通过小灯泡L的电流不变；因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过R0的电流 I0＝I－IL＝0.8 A－0.5 A＝0.3 A， 因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由I＝可得，R0的阻值 R0＝＝＝20 Ω。 (3)该电路为纯电阻电路，当开关S1、S2都闭合时，通电1 min电路产生的总热量 Q＝W＝UIt＝6 V×0.8 A×60 s＝288 J。 【类型2】　　电热计算的图象问题 6. 某型号的电饭煲有加热和保温功能，如图甲所示为其内部电路原理图，图乙是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图象，关于电饭煲工作时，下列说法正确的是(　C　) 第6题图 A. 开关S接触点2时，电饭煲处于加热状态 B. 开关S接触点1时，电饭煲处于保温状态 C. 电饭煲处于加热状态时的功率是800 W D. 保温状态下电饭煲1 min消耗200 J的电能 解析：开关S接触点2时，R1与R2串联，电路总电阻较大，功率较小，是保温状态，故A错误；开关S接触点1时，只有R1工作，电路中的电阻较小，功率较大，是加热状态，故B错误；根据图乙可知电饭煲处于加热状态时的功率是800 W，故C正确；保温状态下电饭煲1 min消