第6章 升阶训练专题十四 电功、电功率、热量的综合计算-(习题课件)【优+学案】2023-2024学年九年级上物理课时通(教科版)

年级全·JK 物 理 第六章　电功率 升阶训练专题十四　电功、电功率、热量的综合计算 ⁠ 1.（2022·潍坊中考）如图所示是一款自动炖煮机的简化电路图，R1、R2是两个完全相同的电热丝，S为电源开关，通过控制开关S1、S2实现“低温”“中温”“高温”三个挡位间的切换.从该炖煮机铭牌信息中获知，其额定电压为220 V，加热效率为75%，但功率信息模糊不清.为研究该炖煮机的工作情况及有关信息，在炖煮机中装入5 kg的水，闭合开关S，观察其电子显示屏（消耗电能忽略不计），记录的有关信息如表格所示.水的比热容c＝4.2×103 J/（kg·℃），求： 指示灯状态 工作时间 水温变化 高温灯亮 0～14 min 34℃升至100℃ 中温灯亮 14～24 min 100℃保持不变 低温灯亮 24～29 min 100℃保持不变 （1）0～14 min水吸收的热量； 解：（1）水吸收的热量 Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/（kg·℃）×5 kg×（100℃－34℃）＝1.386×106 J. （2）炖煮机高温挡时的功率； 解：（2）W高＝＝＝1.848×106 J， 14 min＝840 s.P高＝＝＝2 200 W. （3）炖煮机24～29 min消耗的电能. 解：（3）加热挡为S、S2闭合，S1拨到左边接触点a，此时两个电阻并联，P高＝2 200 W，则每个电阻的功率为1 100 W， R1＝R2＝＝＝44Ω. 中温挡是S、S2闭合，S1断开，此时只有R1工作. 低温挡为S闭合，S1拨到右边接触点b，S2断开，此时两个电阻串联，总电阻为R总＝88Ω.P低＝＝＝550 W， t低＝29 min－24 min＝5 min＝300 s， W低＝P低t低＝550 W×300 s＝1.65×105 J. 2.（2022·济宁金乡县二模）某家用电热水壶有加热和保温两挡，内部电路简化示意图如图甲所示，其中R1和R2均为阻值不变的发热电阻.某次使用该电热水壶烧水过程中，消耗的电功率随时间变化的图像如图乙所示.求： （1）该电热水壶加热和保温时的电流之比. 解：（1）由图乙知，加热功率为P1＝1 600 W，保温功率为P2＝400 W，由P＝UI可知，在电压不变时，该电热水壶加热和保温时的电流之比 ＝＝＝＝＝4∶1. （2）电阻R2的阻值. 解：（2）当开关S接1时，为R1的简单电路； 当开关S接2时，两电阻串联.由串联电路总电 阻大于其中任一分电阻，P＝UI＝可知， S接2时电路总功率最小，此时为保温挡， 则S接1时为加热挡，加热状态时电路中的电阻R1＝＝＝30.25Ω. 保温时电路的总电阻为R串联＝＝＝121Ω. 由串联电阻的规律可得，R2的阻值R2＝R串联－R1＝121Ω－30.25Ω＝90.75Ω. 解：（3）水温从10℃升至70℃需要吸收的热量 Q＝cm（t－t0）＝4.2×103 J/（kg·℃）×1.2 kg ×（70℃－10℃）＝3.024×105 J. 加热时热水壶的工作效率为90%， 由η＝可知，热水壶消耗的电能 W＝＝＝3.36×105 J， 由P＝可知，需要的加热时间t＝＝＝210 s （3）给1.2 kg的水加热，使水温从10℃升至70℃，热水壶的工作效率为90%，需要加热多长时间？ 3.如图所示，电源电压保持不变，小灯泡L标有“6 V　1.8 W”字样（灯丝电阻不变），R0为10Ω的定值电阻，滑动变阻器R铭牌上标有“# Ω　1 A”字样（电阻值已模糊不清）.电压表使用的量程为0～3 V，电流表使用的量程为0～0.6 A.当所有开关都闭合时，小灯泡恰好正常发光，调节滑动变阻器，在不损坏各电路元件的情况下，滑动变阻器最小与最大功率之比为1∶4.求： （1）小灯泡L的电阻； 解：（1）小灯泡的阻值RL＝＝＝20Ω. （2）电源电压； 解：（2）当所有开关都闭合时，R0被短路，L与R并联，小灯泡恰好正常发光，则电源电压U＝U额＝6 V. （3）滑动变阻器R的最大阻值； 解：（3）当所有开关都闭合时，R0被短路，L与R并联，电流表测量通过滑动变阻器的电流. 当滑动变阻器的电阻最小时，通过滑动变阻器的电流最大，此时滑动变阻器功率最大.当I最大＝0.6 A时，变阻器的最大功率为P滑大＝UI滑大＝6 V×0.6 A＝3.6 W. 当变阻器的电阻全部连入电路时，变阻器的功率最小，已知 P滑小∶P滑大＝1∶4，则P滑小＝P滑大＝×3.6 W＝0.9 W， 变阻器的最大阻值R滑大＝＝＝40Ω. （4）只闭合S3，在不损坏各电路元件的情况下，1 min内电路消耗的最大电能. 解：（4）只闭合S3时，电阻R0与R串联，电流表测量电路中的电流，电压表测R0两端的电压，电压表的示数最大为3 V，对应电路中允许的最大电流为 I0＝＝＝0.3