第16章 升阶训练专题十六 电功、电功率、热量的综合计算 -(习题课件)【优+学案】2023-2024学年九年级全一册物理课时通(沪科版)

年级全·HK 物 理 第十六章　电流做功与电功率 升阶训练专题十六　电功、电功率、热量的综合计算 ⁠ 1.某家用电辅热式平板太阳能热水器的铭牌上标有“220 V　1 000 W”字样，图甲是其储水箱水位探测电路原理图，其中电源电压为24 V，⁠为水位指示表（由量程为0～0.6 A电流表改成），R0阻值为10Ω，Rx为压敏电阻，其阻值与储水箱水深的关系如图乙所示. （1）热水器正常加热时，电热丝电阻多大？若阴雨天，将储水箱中50 kg、30℃的水加热到50℃，正常通电要多长时间？（若电热全部被水箱中的水吸收且水无热损失） 解：（1）由题可知，电加热器的额定功率为1 000 W，正常工作时的电压U＝220 V， 由P＝可得，电热丝的电阻R＝＝＝48.4Ω.水吸收的热量为Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/（kg·℃）×50 kg×（50℃－30℃）＝4.2×106 J. 若电热全部被水箱中的水吸收且水无热损失，则W＝Q吸＝Pt， 所以，通电时间t＝＝＝4 200 s. （2）当水位指示表指示储水箱水深为0.2 m时，探测电路中的电流多大？ 解：（2）由图乙可知，当h＝0.2 m时，Rx＝150Ω， 则探测电路中的电流I＝＝＝0.15 A. 2.某同学学习了有关热学的知识后，知道了水的比热容是4.2×103 J/（kg·℃）. （1）如果用某一品牌的电热水器将质量为1 kg的水，在1个标准大气压下从20℃加热至沸腾，则水需要吸收多少热量？ 解：（1）水需要吸收的热量Q吸＝cm水（t－t0）＝4.2×103 J/（kg·℃）×1 kg×（100℃－20℃）＝3.36×105 J. 解：（2）已知热效率η＝80%， 由η＝×100%可得，用电器消耗的电能 W＝＝＝4.2×105 J. 已知实际电功率P＝1 000 W， 由P＝可得，电热水器加热时间 t＝＝＝420 s. （2）如果该同学所用的电热水器工作时的实际电功率为1 000 W，并且热效率（热效率等于水吸收的热量与用电器消耗电能之比）为80%，则电热水器加热时间是多少？ 3.某同学组装了一台直流电动机模型，他将电动机模型接入如图甲所示的电路中，已知电源电压U＝6 V，并保持不变，接通电路后，电动机没转动时，电流表读数为2 A；电动机正常转动时，电流表读数为0.5 A，已知电动机能量转化如图乙所示，求： （1）电动机正常转动时，电路的总功率P； 解：（1）电动机正常转动时，电路的总功率为 P＝UI＝6 V×0.5 A＝3 W. （2）电动机正常转动1 min消耗的电能W和线圈产生的热量Q； 解：（2）t＝1 min＝60 s， 电动机正常运转时消耗的电能 W＝Pt＝3 W×60 s＝180 J. 电动机不转时，由I＝得，电动机线圈的电阻为R＝＝＝3Ω； 则线圈产生的热量为 Q＝I2Rt＝（0.5 A）2×3Ω×60 s＝45 J. （3）电动机将电能转化成机械能的效率η. 解：（3）由能量守恒得，电动机输出的机械能 W'＝W－Q＝180 J－45 J＝135 J， 电能转化为机械能的效率 η＝×100%＝×100%＝75%. 4.小明妈妈为小明奶奶买了一个电热足浴盆（如图所示），其内部由加热系统和按摩系统两部分组成.加热系统的加热电阻的额定电压为220 V，额定功率为605 W.问： （1）小明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入6 kg初温为20℃的水，加热系统的加热电阻正常工作15 min，将水加热到40℃，此加热过程中水吸收的热量是多少？[c水＝4.2×103 J/（kg·℃）] 解：（1）水吸收的热量Q吸＝c水m（t－t0）＝4.2×103 J/（kg·℃）×6 kg×（40℃－20℃）＝5.04×105 J； （2）加热系统加热时的热效率是多少？（结果精确到0.1%） 解：（2）加热时间t'＝15 min＝900 s，足浴盆加热时消耗的电能W＝P额t'＝605 W×900 s＝5.445×105 J， 加热系统加热时的热效率η＝×100%＝×100%≈92.6%； （3）当小明家的实际电压是200 V时，加热电阻工作的实际功率是多少？（加热电阻阻值不随温度变化而变化） 解：（3）由P＝得，加热电阻的阻值R＝＝＝80Ω， 当小明家的实际电压是200 V时，加热电阻工作的实际功率P实＝＝＝500 W； （4）足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是12 V（按摩系统将交流电压转换为12 V），工作电流为4 A，其电阻为0.5Ω，电动机工作中因发热损失的功率是多少？ 解：（4）电动机工作中因发热损失的功率 P损＝I2R'＝（4 A）2×0.5Ω＝8 W. 5.（2022·烟台中考）如图甲所示为小明家的电饭锅，铭牌上附有中国能效标识，从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级，额定电压为220 V