第十四章 电功率 专项提升八 焦耳定律的综合计算 课件 2023-2024学年鲁科版物理九年级上册

焦耳定律的综合计算 专项提升八 第十三章 欧姆定律 小刚家冬天烤火用的电炉电热丝部分损坏，去掉一半后仍接在原电源上，在相同时间内产生的热量与原来产生的热量之比为(　　) A．1∶2 B．2∶1 C．4∶1 D．1∶4 1 B 2 [2023·天津期末改编]甲、乙两个电热器的电阻之比为5∶4，通电相同时间产生的热量之比为5∶1，则通过甲、乙的电流之比为(　　) A．4∶1 B．1∶4 C．2∶1 D．1∶2 2 C 3 [2023·天津期末]在探究电流产生的热量与什么因素有关时，小李设计了如图所示的实验装置。 甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气，里面各放有一根5 Ω的电阻丝，其中乙容器外有一根5 Ω的电阻丝与容器内5 Ω的电阻丝并联，两个U形管中装有等量的水。把这个装置接入电源，利用这套装置可以探究电流产生的热量与________的关系，通电一段时间后甲、乙两容器内电阻丝产生的热量之比是________。 电流 4∶1 4 [2023·深圳期末]如图所示，定值电阻R0的阻值为20 Ω，电动机的线圈电阻为2 Ω。闭合开关S，电动机正常工作，电流表A1的示数为0.3 A，A2的示数为0.8 A，则(　　) A．电源电压为16 V B．1 min内电动机输出的机械能为150 J C．通过电动机的电流为0.3 A D．1 min内电动机产热180 J 【点拨】 1 min内电动机的线圈产生的热量QM＝IM2RMt＝ (0.5 A)2×2 Ω×1×60 s＝30 J，D错误；电动机1 min内消耗的电能WM＝UMIMt＝6 V×0.5 A×1×60 s＝180 J， 1 min内电动机输出的机械能W机械＝WM－QM＝180 J－ 30 J＝150 J，B正确。 【答案】B 5 [2022·西安二模]如图是一台电动机提升物体的示意图。电源电压保持12 V不变，电路中电动机的线圈电阻为 2 Ω，R0的阻值是10 Ω，闭合开关S，当电动机匀速提升物体时，电压表示数为6 V，则R0两端的电压为________V，通过电动机的 电流为________A，电动机 正常工作2 s消耗的电能是 ______J，线圈产热______J。 6 0.6 7.2 1.44 【点拨】 【点易错】 对于电动机等非纯电阻电路元件，电动机消耗的电能等于产生的机械能与热量的和，其消耗的总电能只能利用W＝UIt或W＝Pt来计算，产生的热量只能利用Q＝I2Rt来计算。 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • [2022·达州]如图所示为电烤炉的简化电路图，小张查看说明书后得知：R1、R2均为电热丝，R1＝44 Ω， R2＝66 Ω。当开关S1闭合，S2处于不同状态时，电烤炉处于不同挡位，忽略温度对电热丝电阻的影响。 6 12 下列说法正确的是(　　) A．闭合S1、S2时，电烤炉处于低温挡状态 B．电烤炉处于高温挡与低温挡状态时，R1两端的电压之比为5∶2 C．电烤炉处于高温挡与低温挡状态时，电路在相同时间内消耗的电能之比为3∶2 D．电烤炉处于低温挡状态时，R1、R2消耗的电功率之比为3∶2 13 【点拨】 【点方法】 • 【答案】B • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • [2022·烟台改编]某电饭锅的额定电压为220 V，加热电功率为1 210 W，电饭锅的简化电路图如图甲所示，有加热和保温两挡，由开关S调节，其中R1和R2均为发热电阻，且阻值不随着温度的变化而改变。 7 (1)小明想利用如图乙所示的电能表测量电饭锅的保温电功率，他关闭家里的其他用电器， 让电饭锅处于“保温”状态下正常 工作，观察到电能表转盘在5 min 内转了22转。则该电饭锅的保温 电功率为多少？ (2)电阻R1、R2的阻值分别为多少？ [2023·济宁期末]图甲为某新型电饭锅的简化电路，R1和R2均为电热丝(阻值不随温度发生变化)，S1是自动控制开关，可实现“低温挡”“高温挡”之间的转换。把电饭锅接入220 V的电路中，在电饭锅工作时，电路中总电流随时间变化 的图象如图乙所示。 8 (1)求电热丝R2的阻值。 (2)求“高温挡”的电功率大小。 解：高温挡的总电流为3 A，则高温挡的电功率P高＝UI＝220 V×3 A＝660 W。 (3)求0～15 min内电饭锅产生的热量。 解：电饭锅低温挡的电功率P低＝UI1＝220 V×2 A＝440 W；由图乙可知0～15 min内，高温挡工作时间t＝10 min＝600 s，消耗的电能W＝P高t＝660 W×600 s＝3.96×105 J；低温挡工作时间t′＝15 min－10 min＝5 min＝300 s，消耗的电能W′＝P低t′＝440 W×300 s＝1.32×105 J；则电饭锅在0～15 min内产生的热量Q＝W总＝W＋W′＝3.96×105 J＋1.32×105 J＝5.28×105 J。 由图可知，定值电阻R0和电动机并联，电流表A1测量通过定值电阻的电流，电流表A2测量干路电流。由I＝可知，定值电阻R0两端的电压U0＝I0R0＝0.3 A×20 Ω＝6 V，根据并联电路的电压规律可知，电源电压U＝UM＝U0＝6 V，A错误；根据并联电路的电流规律可知，通过电动机的电流IM＝I－I0＝0.8 A－0.3 A＝0.5 A，C错误； 由图可知，R0和电动机串联，电压表测电动机两端的电压。R0两端的电压U0＝U－U电动机＝12 V－6 V＝6 V，通过R0的电流I＝＝＝0.6 A，根据串联电路电流的规律可知，通过电动机的电流也为0.6 A；电动机正常工作2 s消耗的电能W＝U电动机It＝6 V×0.6 A×2 s＝7.2 J，电动机线圈产生的热量 Q＝I2Rt＝(0.6 A)2×2 Ω×2 s＝1.44 J。 当S1闭合、S2断开时，R1、R2串联，电路中的电阻最大，电功率最小，电烤炉为低温挡；电路中的电流I低＝＝＝＝2 A，R1、R2消耗的电功率之比＝＝＝＝。当S1、S2均闭合时，R2被短路，电路为R1的简单电路，电路中的电阻最小，电功率最大，电烤炉为高温挡； 电路中的电流I高＝＝＝5 A。电烤炉处于高温挡与低温挡状态时，R1两端的电压之比＝＝＝＝，电路在相同时间内消耗的电能之比＝＝＝＝。 多挡位电加热器问题：家庭电路中，用电器两端的电压不变，根据P＝可知，总电阻最小时，总电功率最大，此时处于高温挡；总电阻最大时，总电功率最小，此时处于低温挡。 解：只让电饭锅在“保温”状态下工作，电能表转盘在 5 min内转了22转，则电饭锅消耗的电能W＝＝ kW·h，电饭锅处于“保温”状态时的电功率P保温＝＝＝0.088 kW＝88 W。 解：由电路图知，S断开时两电阻串联，电路中总电阻较大，电功率较小，为保温状态；当S闭合时，只有R1接入电路，电路中电阻较小，电功率较大，为加热状态。由P＝可得，R1的电阻R1＝＝＝40 Ω，R1、R2的总电阻R总＝＝＝550 Ω，则R2的电阻R2＝R总－R1＝550 Ω－40 Ω＝510 Ω。 解：开关S闭合、S1断开时，电路中只有R1工作，电路中电阻较大，电流较小，电功率较小，为低温挡，由图乙可知，通过R1的电流I1＝2 A；开关S和S1都闭合时，两电热丝并联，电路中电阻较小，电流较大，电功率较大，为高温挡，由图乙知电路中的总电流为3 A，此时通过R1的电流仍为2 A，则通过R2的电流I2＝I－I1＝3 A－2 A＝1 A，电热丝R2的阻值R2＝＝＝220 Ω。 $$