第十三章 电功和电功率－－电和热的综合计算能力提升训练 2023－2024学年北师大版物理九年级全一册

电和热的综合计算 能力提升训练 第十三章 电功和电功率 集合了传统高压锅和电饭煲功能于一体的电压力锅，彻底解决了压力锅的安全问题，解除了普通压力锅困扰消费者多年的安全隐患，省时节电(比普通电饭锅节电30%以上)。如图是某款电压力锅及 其铭牌(见表)。请你计算： 1 额定电压 220 V 额定容量 5 L 额定功率 1 000 W 工作压强 50～80 kPa 工作频率 50 Hz 型号 M50 2 (1)该电压力锅正常工作时的电流多大？ 解：由公式P＝UI可得，该电压力锅正常工作时的电流I额＝＝≈4.55 A。 3 (2)在该电压力锅中装入3 kg初温为20 ℃的水，当加热到120 ℃时刚好沸腾，则水吸收多少热量？[水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)] 解：水吸收的热量 Q吸＝cm(t2－t1)＝4.2×103 J/(kg·℃)×3 kg× (120 ℃－20 ℃)＝1.26×106 J。 4 (3)上述加热水的过程中电压力锅正常工作了25 min，则消耗的电能是多少？ 解：加热时间t＝25 min＝1 500 s。 由公式P＝可得，电压力锅消耗的电能 W＝P额t＝1 000 W×1 500 s＝1.5×106 J。 5 (4)在上述加热水的过程中，该电压力锅的加热效率是多大？ 解：该电压力锅的加热效率 η＝×100%＝×100%＝84%。 6 某些电阻的阻值会随温度的变化而明显改变，利用电阻的这种特性可以制成电阻温度计，从而用来测量温度。在如图甲所示的电路中，电流表量程为0～0.6 A，电源电压恒为6 V，R滑为滑动 变阻器，电阻R作为温度计的 测温探头。 2 当t≥0 ℃时，R的阻值随温度t的变化关系如图乙所示。闭合开关S后，把R放入0 ℃环境中，调节滑动变阻器R滑，使电流表指针恰好满偏(即0.6 A)，然后保持R滑的阻值不变。 (1)在0 ℃环境中通电30 s，整个电路消耗的电能是多少？ 解：由电路图可知，闭合开关S后，滑动变阻器R滑与测温探头R串联，电流表测电路中的电流。 (1)由题意可知，在0 ℃环境中电路中的电流I＝0.6 A，则通电30 s整个电路消耗的电能W＝UIt＝6 V× 0.6 A×30 s＝108 J。 (2)滑动变阻器接入电路的电阻R滑为多大？ 解：当R放入0 ℃环境中时，由图乙可知，测温探头电阻R0＝2 Ω，由I＝可得，电路的总电阻R总＝＝＝10 Ω，串联电路中总电阻等于各分电阻之和，滑动变阻器接入电路的电阻R滑＝R总－R0＝10 Ω－ 2 Ω＝8 Ω。 (3)再把测温探头R放到100 ℃环境中时，R消耗的电功率是多少？ 解：把测温探头R放到100 ℃环境中时，由图乙可知，测温探头电阻R＝7 Ω，此时电路中的电流I1＝＝＝＝0.4 A，R消耗的电功率PR＝ I21R＝(0.4 A)2×7 Ω＝1.12 W。 3 【2023·张家界模拟】百善孝为先，我们可以从点点滴滴的小事做起。佳佳将自己的压岁钱省下来给奶奶买了一款足浴盆。这款足浴盆工作时的简化电路如图，它有加热功能和按摩功能。电动机 线圈电阻为4 Ω，加热电阻正常工 作时电功率为1 kW，电源电压 220 V稳定不变。 (1)启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为0.1 A，按摩20 min，电动机线圈产生的热量是多少？ 解：线圈产生的热量Q＝I2RMt＝ (0.1 A)2×4 Ω×20×60 s＝48 J。 (2)加热电阻正常工作时的电阻是多少？ 解：加热电阻阻值R＝＝＝48.4 Ω。 (3)在足浴盆中加入体积为4 L、初温为20 ℃的水升高至40 ℃，水吸收的热量为多少？若加热时间为420 s，它的电加热效率为多少？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] 解：4 L＝4×10－3 m3，质量m＝ρV＝ 103 kg/m3×4×10－3 m3＝4 kg， 水吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)× 4 kg×(40 ℃－20 ℃)＝3.36×105 J， 加热电阻所消耗的电能W＝Pt＝1 000 W×420 s＝4.2×105 J， 足浴盆的加热效率η＝×100%＝×100%＝80%。 4 现有一个小型水电站，如图所示，发电机提供的电压U＝250 V，保持恒定，通过输电线向较远处用户输电，输电线的总电阻R0＝0.15 Ω。闭合开关S，若发电机提供给电路的总功率P＝50 kW，求： (1)通过输电线的电流I和输电线上损耗的热功率P0。 解：发电机提供的电压U＝250 V，提供给电路的总功率P＝50 kW，通过输电线的电流I＝＝＝200 A，输电线上损耗的热功率P0＝I2R0＝(200 A)2×0.15 Ω＝6 000 W＝6 kW。 (2)用户得到的功率P1和输电效率η。 解：用户得到的功