(教参)上册 第3章 微素养·专题突破五 电能和电功率的计算-【精彩练习】2023-2024学年九年级全一册科学同步评价作业教师用书word+课件PPT（浙教版，浙江专用）

　五　电能和电功率的计算 　　　　　　　　　　　　　　　　　 知识储备 1．电热器：利用电流的热效应工作。(电饭煲、电热水壶、电熨斗、电烙铁等) 2．焦耳定律：公式为Q＝I2Rt。 3．纯电阻电路：电能全部转化为内能。 W＝UIt和Q＝I2Rt是有区别的，只有在纯电阻电路中，电热正好等于电功时，Q＝W才能成立。 4．非纯电阻电路 电流做功将电能主要转化为其他形式的能量，但还有一部分电能转化为了热能，此时电功大于电热。例如，在电动机转动、电铃、蓄电池(充电)等这些非纯电阻电路中W>Q。 以电动机为例： 电流做功时所消耗的总能量W总＝UIt；工作时所产生的热量Q＝W热＝I2Rt；所转化的机械能W机＝W总－W热＝UIt－I2Rt； 电流做功的功率P总＝UI；其发热功率P热＝I2R；转化的机械能功率P机＝P总－P热＝UI－I2R。 　　　　　　　　　　　　　　　　 典例透析 【例1】　图甲是一款可调温果汁加热鼎，图乙是其简化电路图。R1、R2均为加热电阻，当开关接1时，加热鼎处于保温挡，保温功率为275 W。当开关接2时，加热鼎处于可调温挡，可调功率范围为275～1 100 W[果汁比热容取4.0×103 J/(kg·℃)]。求： (1)加热鼎以最大功率工作时电路中的电流。 (2)滑动变阻器R1的最大阻值。 (3)不计热量损失，加热鼎用最大功率对1 kg果汁加热2 min，果汁升高的温度。 【答案】 解：(1)由于果汁加热鼎的最大功率是1 100 W，加热鼎以最大功率工作时，电路中的电流I最大＝＝＝5 A。 (2)根据功率公式P＝UI＝可知，由于电压一定，当电阻最大时，功率最小，当电阻最小时，功率最大，所以滑动变阻器R1的阻值最大时，加热鼎功率最小；当滑动变阻器R1的阻值最小时，加热鼎的功率最大。 当滑动变阻器R1接入电路中的阻值为0时，加热鼎的功率最大，电路中只有R2，电流最大为5 A，R2的阻值为R2＝＝＝44 Ω； 当滑动变阻器R1的阻值最大时，加热鼎的功率最小，此时R1、R2串联，电路中的总电阻R＝＝＝176 Ω； 所以滑动变阻器R1的最大阻值R1＝R－R2＝176 Ω－44 Ω＝132 Ω。 (3)加热鼎用最大功率对1 kg果汁加热2 min，消耗的电能W最大＝P最大t＝1 100 W×120 s＝1.32×105 J，由于不计热量损失，果汁吸收的热量Q吸＝W最大＝1.32×105 J， 果汁升高的温度Δt＝＝ ＝33 ℃。 【变式】　某型号电饭锅工作原理的简化电路图如图所示。电饭锅有两挡，分别是高温烧煮和低温焖饭。S2为挡位自动控制开关，R1和R2为电热丝，R1的阻值为880 Ω，高温烧煮挡的功率为660 W。 (1)当只闭合开关S1时，电饭锅处于__低温焖饭__(填“高温烧煮”或“低温焖饭”)状态。 (2)求高温烧煮时干路中的电流。 (3)求电热丝R2的阻值。 (4)求低温焖饭0.5 h消耗的电能。 【答案】 (2)高温烧煮挡的功率为660 W，根据P＝UI可得，高温烧煮时干路中的电流 I＝＝＝3 A。 (3)当开关S1和S2都闭合时，电饭锅处于高温烧煮挡，由欧姆定律可得，总电阻 R＝＝＝ Ω， 根据并联电路电阻的规律＝＋， 即＝＋，解得R2＝80 Ω。 (4)当只闭合S1时，电路为R1的简单电路，电饭锅处于低温焖饭挡，则低温焖饭挡的功率 P低＝＝＝55 W， 由P＝得，电饭锅低温焖饭0.5 h消耗的电能W＝P低t＝55 W×0.5×3 600 s＝9.9×104 J。 【例2】　电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看，它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。现有一台电动机，线圈的电阻为0.4 Ω，当电动机两端加220 V的电压时，通过电动机线圈的电流为50 A。问： (1)电动机的电功率为多少？ (2)电动机内阻的发热功率为多少？ (3)此电动机的输出功率(机械功率)为多少？ 【答案】 解：(1)电动机的功率 P＝UI＝220 V×50 A＝11 000 W。 (2)电动机内阻的发热功率 P热＝I2r＝(50 A)2×0.4 Ω＝1 000 W。 (3)电动机的输出功率P输出＝P－P热＝11 000 W－1 000 W＝10 000 W。 【变式】　电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看，它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。现有一台电动机，当电动机两端加220 V电压时，通过电动机线圈的电流为50 A。若已知该电动机线圈的电阻是0.4 Ω，则： (1)该电动机每分钟消耗的电能和产生的热量各是多少？ (2)若该电动机正常工作时电能转化为机械能的效率为η，电动机两端的电压为U，通过的电流为I，试推导电动机线圈的电阻R的表达式。 【答