第14讲 电功率与电热的综合应用-【培优竞赛超级课堂】2024-2025学年九年级全一册物理

第14讲 电功率与电热的综合应用 情境课堂 碘钨灯 碘钨灯有直立式圆形和管形两种.它的外壳用耐高温石英玻璃做成，里面钨丝绕成单螺旋 状，中间有若干钨丝圈支撑，以免灯丝下垂.灯管内抽成真空，充入氩气和适量的纯碘。管状的 碘钨灯使用时，倾斜度不得超过4度，否则会造成碘钨循环得不均匀而烧断灯丝.由于应用了 碘钨循环的原理，减少了钨的蒸发，所以它的工作温度可提高到3000℃，发光效率也提高很 多.与普通白炽灯相比具有体积小、光色好、寿命长等优，点 典例剖析 培优点1串联电路中的加热与保温，> 例1(2024·仙桃三中月考)如图所示是家用保温式电饭锅及其电路原理图.S是手动、温 控一体开关一必须用外力按下才能闭合：但当锅底温度达到大约103℃以上时，开关会自动弹 起断开，电饭锅进入保温状态.已知R2=4952,电饭锅的额定加热功率为880W. 手动温控开关 电饭锅 例1图 (1)分析电路原理图或根据你的实际生活经验，如果不按下开关S,电饭锅 (填“能” 或“不能”)煮熟饭 (2)当电饭锅处于正常加热状态时，电路中的电流是多大？ (3)当电饭锅处于保温状态时，保温功率是多大？ 【学找切入点】分析电路可知，当开关S断开时，电阻R,和R2是串联的，电路中的总电阻 R=R十R:当开关S闭合时，电阻R短路，电路中只有电阻R。根据P-发可知，电阻越小， 电功率越大，则当开关S闭合时，电路处于加热状态.已知电饭锅处于正常加热状态时的额定加 热功率：=80W,根据：=是可知电路中的电流：再根据R-片可知电阻R的阻值当开 关S断开时，电饭锅处于保温状态，根据R=R,十R2可知保温时电路的总电阻：再根据P层= U 尽可知电饭锅的保温功率。 《132 第14讲 电功率与电热的综合应用 变式1(2023·乐山中考)图甲为某电饭锅的实物图，图乙为其电路原理图，图丙为电饭锅 铭牌的主要参数，R1和R2为电阻不变的电热丝，S,为总开关，S为温控开关.该电饭锅可以通过 S、S:两个开关的断开与闭合实现加热、保温两个挡位的变化.将电饭锅接入电源电压为220V 的电路中，求： (1)电饭锅在处于加热挡时的电流. (2)电饭锅处于保温挡时，持续工作10min,产生的热量是多少焦？ (3)R1和R2的阻值. 额定儿下：220V 加热功举：880W 保温功率：0 o Uo 乙 丙 第1题图 变式2(2024·重庆一中开学考)如图甲是某电热水壶的电路图，铭牌如图乙所示，R为加 热器，温控器S是一个双金属片温控开关，当温度较低时，其处于闭合状态，加热器加热.当水沸 腾后，S会自动断开进入保温状态，从而实现了自动温度开关控制（设加热器电阻阻值一定）.已 知：水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)，1L=10-3m3.求： (1)该电热水壶正常加热工作时，其加热器的阻值是多少？ (2)该电热水壶正常加热工作时，对加热器通电10s产生的热量是多少？ (3)将电热水壶装满初温为25℃的水加热到75℃，水吸收的热量是多少？ (4)用如图丙所示的电能表单独测量该电热水壶消耗的电能.实际加热时，3m电能表中间 的铝质圆盘转动了24转，此时电路消耗的实际功率是多少？ 型号：XXX 巾柑儿能表 220Vc 额定电上：22GV ▣8回6☑阳 额定川热功率：1000W kw·h 频率：50Hz 220V50Hz5200A S控器 水並的容积2.5【 6a0rftkw.h) 乙 丙 第2题图 133》 培优竞赛超级课堂 9年级物理 培优点2并联电路中的加热与保温> 例2(2024·株洲二中月考)如图所示是某款有加热和保温功能的电热饮水机的电路原理 图，机内有温控开关S,R1、R2为加热电阻丝（假设它们的阻值不变）.该饮水机的部分参数如表 所示.求（计算结果不能整除时保留一位小数）： S温控开关 额定电压 220V 加热时的总功率 880W R 保温时的功率 40W 220V 例2图 (1)当S和S,闭合时，饮水机处在什么状态？此时电路的总电流是多大？ (2)在加热状态下，电阻丝R1的阻值为多少？ (3)傍晚用电高峰期，当实际电压只有200V时，饮水机加热的实际总功率是多大？ 【学找切入点】当开关S闭合、S,断开时，电路中只有电阻R2;当开关S和S,都闭合时，电阻 尽和R是并联的，分析电路中电阻的变化，根据P-发可知电路电功率的变化，从而判断饮水 机处于哪种状态.由于加热时的电功率Pm=880W,保温时的电功率P保=40W,根据P1=P如 一P可知电阻丝R的电功率，再根据R一可知电阻丝R的阻值根据R:一片可知伙水机 加热时的总电阻，再根据P:一是可知饮水机加热时的实际总功米 变式3(2023·娄底中考)如图甲是一款采用增压技术的挂烫机，简化电路如图乙，电源电 压为220V,R1、R2是电热丝，R=552,R2=1102.开关S接2、3时处于慢热挡，开关S接3、4 时处于速热挡.求： (1)挂烫机慢热过程中，电路中的电流， (2)挂烫机慢热工作1min,电热丝产生的热量. (3)挂烫机速热过程中的总电功率。 R o220 Vo 州 乙 第3题图 《134 第14讲 电功率与电热的综合应用 变式4(2024·武汉南湖中学月考)如图甲所示是某品牌家用蛋糕机，该蛋糕机配有很多 卡通模型，可以做出多种多样的创意小蛋糕，图乙是该蛋糕机的简化电路图，可以实现蛋糕机的 低、中、高三挡加热功能.单独闭合开关S时，蛋糕机处于440W的低温挡加热状态：单独闭合开 关S时，阻值为55Ω的电阻R2让蛋糕机处于中温挡加热状态.当蛋糕机正常工作时，求： (1)低温挡加热电流 (2)中温挡加热功率。 (3)高温挡加热5min消耗的电能. R R …220Ve 甲 乙 第4题图 培优点3图像类的加热与保温>， 例3(2024·福州六中期中)热熔胶在室温下为固体，加热到一定程度时变为黏性较强的流 体，冷却后，可将物体牢牢地黏在一起.如图甲是热熔胶枪的外形，其内部有两只相同的PT℃加 热元件，电路如图乙所示.单只PT℃元件的电阻与温度的变化如图丙所示.扣动扳机能使固体胶 条向前挤压，联动开关同时倒向A、B,枪门冒出胶液：松开扳机，开关同时倒向B、C (1)松开扳机时为预热状态，当温度为80℃时，电路中的电流是多少？ (2)当温度为180℃时，胶液有最佳黏性.已知一根胶条的质量为40g,若熔化1kg胶需要吸 收6.0×105J热量，试计算在正常情况下使用完一根胶条至少要多长时间？ (3)试根据PTC的特性定性分析该装置能使温度稳定在180℃附近的原理. PI网H 4R2 R 2200----- AB 1210 扳机 963 880 220V 080130180230/℃ 甲 乙 丙 例3图 【学找切入点】分析电路可知，松开扳机时，开关S同时倒向B和C,电阻R和R2串联，根据 P= 尺可知，此时两只相同的PTC加热元件电功率最小.查图像可知R=R2=8802,根据R 135》 培优竞赛超级课堂 9年级物理 十R,可知预热状态的总电阻，再根据1一衣可知电路中的电流。当组=180C时， 可知R=R=12100,根据R#= R·R R+R 可知加热时的总电阻，再根据P- R可知加热时的总 功率根据Q:一严Q,可知一根质量为40g的胶条熔化时所吸收的热量，利用：学可知加热 时间.根据Rt图像可知，当PT℃元件的温度达到180℃时，如果温度升高，电阻增大，根据P 只可知，发热功率减小，升温速度小于散热速度，温度降低，反之，如果温度降低，电阻减小，发热 功率增大，升温速度大于散热速度，温度升高 变式5PT℃是一种新型的半导体陶瓷材料，它的发热效率较高，且有一个人为设定的温 度.当它的温度低于设定温度时，其阻值会随它的温度升高而变小：当它的温度高于设定温度时， 其阻值随它的温度升高而变大.如图甲所示的陶瓷电热水壶就使用了这种材料.它的工作电路如 图乙所示，R。是定值电阻，其阻值不受温度的影响.R,是PTC的电阻，其阻值与温度的关系如 图丙所示.该电热水壶在R的设定温度状态下工作时，电路消耗的总功率为1100W (1)R的阻值为多少？ (2)当Rr的温度为130℃时，电路中R的实际功率为多少？ R/2 200 160 220V 020406080100130tC 乙 丙 第5题图 变式6图甲为某电暖器的简化原理图，其中R、R2是两个相同的电热丝，单个电热丝的 电流与电压的关系图像如图乙所示.已知电源电压为220V,每个电热丝的额定电压均为220V, 现要在某卧室使用该电暖器，卧室的容积为50m3,空气的比热容为1.0×103J/(kg·℃)，空气密 度为p=1.2kg/m,假设卧室封闭，请根据图像及以上信息解答下列问题. ↑A 220V 50100150200 甲 第6题图 《136 第14讲 电功率与电热的综合应用 (1)每个电热丝正常工作时的电阻及额定功率是多少？ (2)只闭合S时，流过电热丝的电流为多少？此时电暖器消耗的总功率为多少？ (3)只闭合S,和S,让电暖器工作15min,卧室内的温度升高了10℃，电暖器的加热效率是 多少？ 能力平台' 培优训练 (建议用时：60分钟) kw·h 1.(2023·仙桃中考)某款电热杯有高、中、低 0031E 三挡，简化电路如图所示，S、S2不能同时闭 220V1020)A50H 220 Vo 600rkW·h) 合，R的阻值为2.52.只闭合S时，电路 甲 中的电流为2A.下列说法正确的是( 第2题图 A.图甲中的S自动转接到“2”时，电路处于 保温状态 B.图甲中定值电阻R2的阻值为75.82 第1题图 C.加热台在加热状态下工作5min消耗的 A.电源电压为10V 电能使图乙中的电能表转盘转过150转 B.只闭合S,S时，电热杯处于低温挡 D.加热台自动加热时，电路中的电流小于图 C.只闭合S时，电热杯工作1min产生的 乙中电能表的标定电流 热量为600J 3.(2023·绥化中考)如图是某电加热器的工作 D.加热100g水，水温由25℃升高到35℃， 电路图，电加热器有“高温”和“低温”两挡，其 水吸收的热量为420J 中R=442,R2=1762.当开关S闭合，S 2.(2023·广元中考)图甲是一个食品自动加 时是高温挡.该电加热器低温挡正 热台的简化电路图，此加热台单独与图乙所 常工作5min产生的热量是 J. 示的电能表相连接.闭合图甲中的开关S,加 R R 热台开始正常工作，当台内食品温度降到 30℃时，温度控制开关S,自动转接，使电路 220V 处于加热状态；当台内食品温度升高到 第3题图 60℃时，S,自动转接到保温状态.已知定值 4.(2024·襄阳一模)如图所示是小明设计的 电阻R1=24.22,保温功率为484W.下列 某调温电热器工作原理的甲、乙两个方案， 说法中不正确的是(). 其中电阻R、R2、R、R,均为发热电阻. 137》 培优竞赛超级课堂 9年级物理 6.(2022·长沙中考)某电热水壶有加热和保 温两挡，简化电路如图所示.其中R、R为 电热丝（不考虑其电阻变化）.已知该壶的额 220V 220V 定电压为220V,只闭合开关S时，电路中 第4题图 的电流为0.5A (1)甲方案中，开关S、S均闭合，电热器处 (1)求电热丝R的阻值， 于高温挡：乙方案中，开关S、S均闭 (2)只闭合开关S时，求电热水壶的电功率， 合，电热器处于 挡。 (3)R2=442,求使用加热挡时电热水壶在 (2)甲、乙两种方案中高温挡的功率相同，低 10s内产生的热量， 温挡的功率也相同，则电阻R (填“>”、“<”或“=”)R。 (3)甲方案中，高温挡功率是低温挡功率的 10倍，若把R2换成R,结果低温挡功率 220Vo 变为原来的一半，则R2= R1. 第6题图 5.(2023·重庆中考)李老师桌上有一张老式加 热鼠标垫（内有一根加热电阻丝），如图所示， 鼠标垫质量为200g,规格为“5V5W”.忽 略温度对电阻的影响. (1)求鼠标垫的电阻. (2)鼠标垫正常工作10min,温度升高7℃， 7.(2022·甘肃中考)厨艺最讲究“火候”二字， 若此过程中热损失为30%，估算鼠标垫 如图甲所示的智能蛋糕机就是通过智能化技 的比热容 术控制制作时间和温度，制作出口感好、营养 (3)月月想帮老师扩大鼠标垫温度调节范 价值高的蛋糕.该蛋糕机的电路简图如图乙 围，现有12V的电源、规格为“5Ω2A” 所示，其中R、R均为发热电阻（假定电阻不 “20Ω1A”的两个滑动变阻器.她准备 随温度变化)，部分参数如下表所示.求： 通过滑动变阻器来保护电路并调节鼠标 额定电压 220V 垫加热功率，请你帮她选择合适的滑动 高温1100W 变阻器接入电路，并计算改装后电路消 额定功率 中温880W 耗的最大功率与最小功率的差值 低温 w 加热鼠标垫 (1)当开关S断开，将单刀多掷开关S2打到 3时，蛋糕机处于 (填“高温”、 “中温”或“低温”)挡， 第5题图 (2)该蛋糕机以高温挡正常工作时，10min 产生的热量 (3)该蛋糕机正常工作时R2的电阻值， 《138 第14讲 电功率与电热的综合应用 (4)该蛋糕机低温挡的额定功率。 9.(2024·武汉有才中学月考)图甲为某电饭 0220 Vo 锅的简化电路原理图，R,和R2为加热电 阻，且阻值保持不变，R1=442.S为靠近加 热盘的感温开关，1、2是开关连接的触点，加 热盘温度达到103℃时，S自动切换到保温 状态.某次煮饭时，仅将电饭锅接入220V 第7题图 的电路，按下开关S与触点1连接，工作了 10min,S自动切换到保温状态，保温时图乙 所示电能表的转盘在1min内转过5转.求： kW·h 56893 220V10(20)A50H 220 R 3000r(kw·h) 8.某款电热饮水机具有加热和保温两挡，额定 4 电压为220V.图甲是其电路原理图.S为 第9题图 温控开关，R、R2为电热丝（阻值不变），某 (1)加热状态时，电饭锅消耗的电能. 饮水机在额定电压下工作的电功率P与时 (2)R:的阻值， 间t的关系图像如图乙所示.求： (3)用电高峰时，实际电压只有额定电压的 220V% 80%,电饭锅加热状态的实际功率 P W 48 /min 第8题图 (1)饮水机处于加热挡阶段消耗的电能. (2)饮水机处于保温挡时通过R的电流， (3)R2的阻值， 10.(2024·锦州实验中学月考)小明为宠物保 温箱设计了一个电加热器，其内部电路如 图所示.S为旋转型开关，通过旋转开关S, 可实现从低温到中温、高温的转换，保温箱 及加热器的部分参数如表所示，求： (1)保温箱内空气温度从10℃升高到 32℃需要吸收的热量. (2)电加热器电路中R2的阻值. 139》 培优竞赛超级课堂 9年级物理 (3)要完成(1)中的升温要求，至少需要的 -U图像，如图丙所示. 加热时间， ↑R,2 17.5 2.5 0 2528 印 A 第10题图 0.6 0.5 0.4 物理量 参数 0.3 工作电压 220V 0.2 0.1 中温挡功率 110W 0c51.012.02.3.0UV 丙 加热器 低温挡功率 44W 第11题图 电阻R 4402 (1)由图乙可知，R2的阻值随温度的升高 加热效率刀 80% 而 ;当R2的温度由最低25℃ 空气质量加 1.5kg 保温箱 升高的过程中，电路中的电流变化是 空气比热容c 0.8×10J/(kg·℃) (均填“变大”、“不变”或 “变小”). (2)定值电阻R的阻值为多少？ (3)当R2的温度为28℃时，电阻R2的电 功率为多少？ 11.(2024·汉川实验中学期中)某兴趣小组在 阅读了半导体材料的相关信息后，为了探 究定值电阻R的电流与其两端电压的关 系，设计了如图甲所示的电路，其中R2为 多种半导体材料混合制成的电阻，其阻值 随温度的变化关系如图乙所示.现将R:置 于可调温的装置中（不影响电路的连接）， 当R2的温度从最低25℃凋至最高75℃ 的过程中，由电路中电流表与电压表对应 的示数变化关系，得到此过程中R的完整 《140 第14讲 电功率与电热的综合应用 宽赛训练 (建议用时：35分钟) 14.小宇家购置一款用来煎烤食物的双面电饼 12.(2024·蓬安中学自主招生训练)如图所示 铛，上下盘既可以同时加热，也可以把上盘 为电烙铁尾部的接线端及与它相对应的电 掀开，使用下盘单独加热.电饼铛简化的内 热丝连线图，AC是电烙铁的电热丝，B接 部电路如图甲所示，闭合开关S,温控开关 电热丝的中点.电烙铁铭牌上标明额定功 S接接线柱“2”时，下盘加热.再闭合开关 率为40W,使用电压为220V或110V.下 S。,上盘也开始加热.当温度超过设定温度 时，温控开关S自动转接接线柱“1”，电饼 列说法中错误的是( ）. 铛进人保温状态.电饼铛部分参数如图乙 B 所示（忽略温度对电阻阻值的影响，I、L2 L为指示灯，不计指示灯消耗的电能)，求： 第12题图 A.AC连220V电源，电烙铁功率为40W B.AB连110V电源，电烙铁功率为40W 220 C.AC先连接起来作为一个连线端，然后 kW·h AB接110V电源，电烙铁的功率为 额定电压 220V 07236 下盘额定加热功率1210W 40W 上盘额定加热功率00W 单相电能表 D.AC连110V电源，电烙铁功率为10W 额定保温功率 330W 22DV15(30)A50Hz 额定频率 50Hz 30o0rkw·h) 13.(2024·孝感高中自主招生训练)电热炉内 乙 丙 有两个阻值分别为R1=602和R 第14题图 1202的发热电阻，用一个旋转开关可以实 (1)下盘加热电阻R,的阻值和保温时电路 现电热炉多挡位工作的要求.将电热炉接 中的额定电流 入家庭电路中， (2)某次使用电饼铛在额定电压下煎烤食 物时，指示灯L、L2发光时间分别为 10min,5min,电饼铛消耗的电能是 多少？ (3)用电高峰时，小宇关闭家中其他用电 器，用电饼铛下盘煎烤食物10min,电 屯源 能表（如图丙）的转盘转过500转，则电 第13题图 饼铛的实际电压是多大？ (1)电热炉工作时能发热，是利用了电流的 ;当电热炉只有发热电阻R 工作时，通过它的电流是 (2)当两个电阻R1、R 连接时，电 热炉发热功率最大，并且这个最大功率 为 141》(3)质量：小于.(4)大于；不成。（⑤）相同： m△/ 因8：10.[当Ux=3V时，k发-0-03A 岂度计 w-U-k=6V-3v-3V.R-要-0 100:当R=202时，R大=R+R=100+202 Dn,l=是-00-02A.Q=RR=0.2A0× 102×2×60s=481] 四a41.6[R-告-8号X=a4n:P=frR- 第11题图 (2A)2×0.4n=1.6w.] [(1D由电路图可知，滑片向左移动时，滑动变阻器连 ⑤(1)并联：接地.(2)920.(3)10.(4)3.024×10°J. 入电路的电阻变小，因此应将开关右侧的接线柱与滑 [(2)Pe=Pr十P=40W+880W=920W. 动变阻器的左端下接线柱相连，如图所示.(2)图中两 电阻串联，通过的电流相等，实验过程中，通过比较温 -w80=120n.A-悬 (3)R=P 40W 度计示数的变化量来比较电阻丝放热的多少.(3)为 (110V) 12102 =10W. 了比较电阻丝放出热量的多少，烧瓶中应该装质量、 初温相同的同种液体：烧瓶中用煤油是因为煤油的比 P-80W=4A,Q-FR=(4AX3.50X 1=-20 热容比水小，实验较短的时间，实验现象明显，(4)根 1.5×36008=3.024×10J.] 据焦耳定律，Q=FRt,Q=(2I)Rt=4IPRt= 第14讲电功率与电热的综合应用 4Q,煤油升高的温度△y=9,所以△=4> 【典例剖析】 Ca轴川 2△1，电流变为原来的2倍，而产生的热量是原米的 例1(1)不能.(2)4A.(3)88W.[(1)当开关S断 4倍，因此电流产生的热量与电流不成正比.(5)探究 开时，电阻R和R,是串联的：P一R十R当开关 不同物质的吸热性质，要采用控制变量法，即接入两 S闭合时，电阻R2短路，电路中只有电阻R,P,= 根阻值相同的电阻丝，相同时间放出的热量相同，电 阻丝放出的热量Q放=PR,液体吸收的热量Q,= 元因为P单<P,所以不按下开关S,电饭锅处于保 cm△，因为Qw=Qt,cm△=PR,则a液体的比热容 温状态，不能煮饭.(2)当开关S闭合时，电饭锅处于 为恩 正常加热状态，则1-告-贸背-AR一片 2C[分析电路可知，电阻R,和R:是串联的，电压表 (220V) 880W =55Ω(3)当开关S断开时，电饭锅处于保 测滑动变阻器R两端电压.当滑片P向左移动时，电 温状态，则R=R+R=55Q十4952=5502. 阻R阻值增大，电流减小，电阻R两端电压减小，滑 动变阻器R,两端电压增大.当I大=0.5A时，R小= Pk--220 =88W.] 庆0.5A=120,R=R-R=12n-10n 例2(1)加热：4A.(2)57.62.(3)727.3W. [(1)当开关S和S都闭合时，电阻R,和R是并联 2:当U大=3V时，U1=U-Uk=6V-3V=3V, k-费R-别×10n=10n.所以2n≤R≤ 的，电路中的总电阻最小根据P-发可知，饮水机处 102.当R=8n时，R=R+R=8n+102= 于加热秋态，山一是一器y-4A(2在加热软态 1sn是-器-Aa-BR=(传A)'X 时，电阻R的电功率P=Pm一P=880W-40W= 102X60s=66.7J.] 80w,R=片-W -00≈5.60R= 48 220=5A(3)当Ug=200V时，P= 605Q,根据串联电路的电阻特点可知，R的阻值R= 880W R R-R1=6052-550=5502.] 200V2≈727.3W.] 55n 2(1)4842(2)1×10J.(3)5,25×101.(4)80W 例3(1)0.125A.(2)300s, (3)根据P-发查： [(1)该电热水壶正常加热工作时的电功率P知= 1000W,其额定电压Um=220V,由题图甲可知，当 图像可知，当PTC元件的温度达到180℃时，如果温 温控开关S闭合时，电热水壶处于加热状态，此时只 度升高，电阻增大，发热功率减小，升温速度小于散热 速度，温度又降低了.反之，如果温度降低，电阻减小， 有电阻R单独工作，由P-发得，此时加热器的阻值 发热功率增大，升温速度大于散热速度，温度又升高 是R=是-0-44n 了.这样，它的温度会在180℃附近稳定下米。 (2)电热水壶正常加热工作时，加热器通电10s产生 [(1)当m=80℃时，查图像可知，R=R=8802,则 的热量是 R=R,+R=880n+8800=17600,l4=第 Q=W=Pm6=1000W×10s=1×10J. 00125A2当a=10C时在图像可 (3)由p=罗可得电热水壶装满水时，水的质量是 知，R=R=12100.则R#= RR m=pV=1.0×102kg/m×2.5×10-3m=2.5kg. R+R 1210nX12100=6050.P= 则加热满壶水吸收的热量是 g=220n 12102+1210n 6052 Q最=cm△=4.2×103J/(kg·℃)×2.5kg× 80W.一根质量为40g的胶条熔化时所吸收的热量 (75℃-25℃)=5.25×10°J. QsQ=0。×6×10J=2.4X10小加热时 (4)电热水壶单独加热3min时消耗的电能是 24r 间1-号-201-30s] W=600rkw·n=0.04kw·h=0.04X3.6× 80W 10J=1.44×10J. 【变式题组】 此时电路消耗的实际功率是 1(1)4A.(2)4.8×10J.(3)550.5502. p=W-44X101=800w.] [(1)由表格参数可知，电饭锅的加热挡功率P红=880W, 3×605 由P=UI可知，电饭锅在处于加热挡时的电流I= ☒(1)4A.(2)5.28×10J.(3)1320W 光 =4A [(1)由题中电路图可知，开关S接2,3时处于慢热 挡，只有电热丝R接人电路中，则电路中的电流为= (②)由P=W可知，电饭锅处于保温挡时，持续工作 U_220y=4A R1550 10mim,产生的热量Q-W=Pgt=80WX10×60s= (2)t=1min=60s,电热丝产生的热量为Q=PR1t 4.8×10'J (4A)×552×60s=5.28×10J1. (3)由题图乙可知，当开关S闭合，S断开时，R、R (3)开关S接3、4时处于速热挡，两电热丝并联，R 串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的 总电阻最大，由P一发可知，电路中的总功率最小，电 的电功率为A=U以，-景-器0=80W,R 的电功率为P=U1:=京=00 U严(220V)2 饭锅处于保温挡：当开关S,S都闭合时，只有R,工 =440W,挂烫机 作，电路中的总电阻最小，总功率最大，电饭锅处于加 速热过程中的总电功率为P=P十P-880W+440W 热挡由P发可知R的阻值R一长-恩兴 =1320W.] ④(1)2A.(2)880W.(3)3.96×10J.[(1)蛋糕 5Q,R,R的串联总电阻R=长=202 80W 机正常工作时的电压U=220V,当只闭合开关S 49 时，其处于低温挡加热状态，则低温挡加热电流I: 电流为2A,R的阻值为2.5Ω，根据欧姆定律可得 P8440 W-2A 电源电压U=IR=2A×2.5=5V,故A项错误： U-2207 闭合S,S时，两电阻并联接入电路，并联电路总电 (2)当只闭合开关S时，蛋糕机处于中温挡加热状 态，则中温挡的电功率P一尺一 UP.(220V)2 550 =880W. 阻小于任一分电阻：根据P一发可知电热杯消耗的功 率最大，处于高温挡，故B项错误：只闭合S时，电热 (3)当开关S和S都闭合时，蛋糕机处于高温挡加 杯工作1min产生的热量Q=W=U1t=5V×2A× 热状态，则高温挡的电功率P高=P:十P中=440W+ 60s一600J,故C项正确：加热100g水，水温由25℃ 880W=1320W.高温挡加热5min消耗的电能 升高到35℃，水吸收的热量为Q=cm=4.2× Wa=Patg=1320W×5×60s=3.96×101.] 10J/(kg·℃)×100×101kg×(35℃-25℃)= 5(1)102.(2)400W.[(1)当R在设定温度状态 4200J,故D项错误.] 工作时，在图像可知.R=34n,则R一号=220 P1100W 2C[题图甲中的S,自动转接到“2”时，两个电阻串 442,R=Rm-Rr=442-342=102.(2)当1= 联，根据P发可知此时电路中的电阻最大电功率 130℃时，查图像可知，R,=100Q,则Rm=R+ 最小，电路处于保温状态，故A项正确：加热台保温 R=0n+1on=0a.4-晨-0器-2A 时，两个电阻串联，总电阻为R=-220设 484W P实=除R=(2A)2×1002=400W.] 1O0Ω，题图甲中定值电阻R:的阻值为R=R一R= 日(1)1102：440W.(2)1.5A:330W.(3)75.8%. 100n-24.22=75.82,故B项正确：当开关转到 [(1)由题图乙可知，当电阻丝正常工作时，通过的电 “1”时，只有电阻R接人电路，此时加热功率为P如烤一 流为2A,由一景可得，此时电阻丝的阻值为R= C_220,y2=2000W,工作5mim消耗的电能为 R124.20 R=号-婴XY-10n,1其额定功率为P=UI=20V W=Pt=2000W×5×60s=6×10J,题图乙中 600r ×2A=440W. 的电能表转过的转数为n= 36X10×6×10J= (2)只闭合S时，R与R串联，因为R=R,由串联 100,放C项错误：加热台加热时的电流为=P 电路分压规律可得，U1=U2=110V,由题图乙可知， 2000w 电路中电流为=1.5A, 220V 9.09A,小于题图乙中电能表的标定电流 此时电暖器消耗的总功率为 10A,故D项正确.门 P'-U7'-220V×1.5A=330W. 3闭合：6.6×10.[由题图可知，当开关S闭合，S (3)只闭合S,S时，R与R并联，电暖器正常工作 断开时，R、R申联，根据串联电路的电阻特点可知， 通电15min消耗的电能为W=W1+W,=2P1=2× 440W×15×60s=7.92×10J. 此时电路中的总电阻最大，由P一发可知，电路中的 空气的质量m=pV=1,2kg/m×50m=60kg, 总功率最小，电加热器处于低温挡.当开关S、S都 卧室内空气吸收的热量为 闭合时，只有R工作，电路中的总电阻最小，总功率 Q=cm△=1.0×103J/(kg·℃)×60kg×10℃ 最大，电加热器处于高温挡.低温挡的功率P= R十R行n1n=20W,由P-”可知，该电 (220V)2 6×10J. 则电暖气的加热效率为厂号 ×100%= 6×10J 92×10× 加热器低温挡正常工作5min产生的热量Q=W= Pt1=220W×5×60s=6.6×10'J.] 100%≈75.8%.1 41)高温.(2)<.(3)19.[(1)乙方案中，根据 【能力平台】 IC[只闭合S时，电路为R,的简单电路，电路中的 P发可知，当开关SS均闭合时，电阻R与R 50 并联，电路中电阻的阻值最小，电功率最大，电热器处 220V×0.5A=110W. 于高温挡.(2)甲、乙两种方案中高温挡的功常相同， (3)两开关都闭合时，两电阻并联，电路的总电阻最 则户>P,即略>发所以R<R.(③甲方案中， 小电源电压一定，由P-发知，此时电功率最大为 高温挡功率是低温挡功率的10倍，则R十R一6 R 1 加热挡，电路中电流1=+h=05A+20 440 =5.5A, 即R=9R:若把R换成R:,结果低温挡功率变成 加热挡时电热水壶在10s内产生的热量Q=W= 原来的一半，则餐授-古名即财= U=220V×5.5A×10s=1.21×10J.] 7(1)低温.(2)6.6×10J.(3)2202.(4)176W. 19R.] [(1)当开关S断开，单刀多掷开关S打到3时，电 5(1)52.(2)1.5×10J/(kg·℃)，(3)应选择规 格为“20Ω1A”的滑动变阻器接人电路，改装后电 阻R与电阻民申联，总电阻最大，根据P-只可知 路消耗的最大功率与最小功率的差值为6,24W. 蛋糕机处于低温挡. [1)鼠标垫的电阻为R-一⑤ =5n. (2)高温挡产生的热量W=P高题1=1100W×600s= Px标些5W 6.6×103J. (2)鼠标垫正常工作10min消耗的电能为W=Pt= (3)当S闭合，S旋到位置2时，两电阻并联，此时总 5W×10×60s=3000J,鼠标垫的比热容为c= Q 0-30%w=70%×30001=1,5× 电阻最小，总功率最大为1100W:当S闭合，S旋 △1200X10kg×7℃=0.2kg×7℃ 到位置1时，电路中只有R1,此时电路处于中温挡， 10J/(kg·℃). R1的功率为880W,所以高温挡时R2的功率P (3)鼠标垫允许通过的最大电流为I限标大 P组显= 心氯标经 P年-P4=110W-880W=220w,根据P-号 V1A,通过滑动变阻器来保护电路并调节鼠标 5W 知，电阻民的阻值为起一骨-器” =2202 垫加热功率，滑动变阻器应与鼠标垫串联，根据串联 0电热丝R的阻值民-骨- 880W =550.当 电路分压原理，滑动变阻器至少应分担电压U麝一 U-UR际整=12V-5V=7V,滑动变阻器连人电路 开关S斯开，单刀多掷开关S打到3时，蛋糕机处 U (220V)￥ 的阻值最小应为R雅木三一1人」 =7Ω，故应选 于低温挡，Pu=R+-5n+20n176W,] 规格为“20Ω1A”的滑动变阻器接入电路.因为电 8(1)1.452×10J.(2)0.2A(3)110.[(1)当 路中允许通过的最大电流为1A,所以改装后电路消 开关S与S都闭合时，电阻R,与R并联，电路处于 耗的最大功率为P大=U1鼠大=12V×1A=12W. 加热状态，由题图乙可知，饮水机处于加热状态时消 当滑动变阻器连入电路的电阻值最大时，电路中电流 耗的电功率Pm=484W,则加热阶段消耗的电能 U(12 V) 最小，消耗的电功率最小，为P4=。一20+50 Wm=Ptm=484WX5×60s=1.452×10J.(2)当 只闭合开关S时，电路中只有电阻R,电路处于保温 5.76W,改装后电路消耗的最大功率与最小功率的 差值为P-P小=12W-5.76W=6.24W.] 状态，则通过R的电流山-告-热Y-02入 6(1)4402.(2)110W.(3)1.21×10J. (3)电阻R的电功率P:=Pm一Pg=484W一 [(1)由题中电路图知，只闭合开关S时，电路为R 44W=40化电阻民的阻值民=片-需兴 的简单电路，由1一是可得，电热丝R的阻值R 1100.] U=220V」 i6.5A=440n. ▣(1)6.6×10J.(2)4402.(3)704W.[(1)根据 (2)只闭合开关S,时，电热水壶的电功率P=U1,= P-尽可知，当开关S与触点1连接时，电路中只有 51 电阻R,且处于加热状态：当开关S与触点2连接 1小R=0.2A×17.52=3.5V,电源电压U=U1+ 时，电阻R:和R串联，且处于保温状态电饭钢加热 U=1V+3.5V=4.5V.当1=28℃时，查图像可 U 10min消耗的电能Wa= 尼=220V: ×10× 知，-10n.电路中的总电阻R=R1+R=52+ 44n 60s=6.6×10J.(2)电饭锅在保温状态下1mim消 10n=15n.电路中的电流1是-铝-=03A 耗的电能Wk=票W,=38品，X36X10J=6X10上 则电阻R的电功率P2=FR=(0.3A)2×102= 0.9W.] 保温时电饭锅的电功率P=W:=6X10 1×60s 回B[由P发可知，P一定时，电压减半，则电阻应为 10收保温时电饭锅的总电阻风一长-微 原来的子：如果电阻不变，电压减半，则功率应为原来 4842电阻R的阻值R=R一R=484-44n= 4402.(3)用电高峰时，实际电压只有额定电压的 的.所以要实现电格铁两端电压为20V与110V 80%,则实际电压Ux=80%U=80%×220V 时功率相等，A,C项的连接方式可达到目的.如果此时 U 176V电饭锅加热状态的实际电功率P= 将AC直接接在110V的电源上，电热丝AC上的电压 176V2=704W.] 为20V的2，功率为40W的，即功率为10W,] 44n 3(1)热效应：3.67A(2)并联：1210W.[(1)电热 10(1)2.64×10J.(2)4402.(3)150.[(1)保温 炉是利用电流的热效应将电能转化为内能来工作的. 箱内空气吸收的热量Q=uy=0.8X10J/(kg·℃) 当开关旋转到“4”和“5“时，电路中只有电阻R,则通 ×1.5kg×(32℃-10℃)=2.64×10J (2)当旋转开关同时接通2,3接线柱时，R被短路， 过电阻R的电流小-后-需a67A(2)当开 只有R接入电路，总电阻较大，电源电压不变，由 关旋转到“5”和“6”时，电阻R与R并联，电路中的 P发可知，电功率较大，电加热器处于中湿挡， 总电阻最小，电热炉发热功率最大，则并联电路中的 RR60nX1200=40n.最大电 P=R-RR-界-0W 总电阻R#=R干R-600+1200 P 110W =4402. UP(220V) (3)当旋转开关同时接通3、4接线柱时，R、R并联 功率P一R 40Ω =1210W.] 在电源两：总电阻最小，由P-发可知，电功率最 14(1)402:1.5A.(2)9.66×10J.(3)200V. [(1)当开关S闭合，温控开关S接“2”时，下盘加热， 大，电加热器处于高温挡。 P-K-200-110 W.Pa-P:+P-Ps+ 则下金知热电图R的阻值风一代-贸器 4400 402当开关S闭合，温控开关S接“1"时，处于保温 P=110W+110W=220W, Q 状态则保温时电路中的额定电流从一号-Y 220V 由Q=P高切可知，至少需要的加热时间1= P60 1.5A 2.64×10=150.] (2)当开关S,S闭合，温控开S接“2”时，下盘和 220W×80% 上盘都加热，由指示灯1、Le发光时间分别为10min、 团(1)变小：变大.(2)52.(3)0.9W.[(1)由题图 5min可知，电阻R工作10min,电阻R工作5min, 乙可知，R的阻值随温度的升高而减小.当R的温 电阻R消耗的电能W,=P下4=1210W×10×60s 度升高时，电阻减小，电流增大.(2)定值电阻R的阻 =7.26×10J,电阻R消耗的电能W2=P上2=800W 值R=么=2六-5n(③)当足的值最大时，电 ×5×60s=2.4×10J.电饼挡消耗的电能W=W,+ 路中的电流最小，I小=0.2A,则R2两端的电压U= W2=7.26×10J+2.4×10J=9.66×10J.(3)电 52 饼铛下盘煎烤食物10min消耗的电能W=”W。= 例3(1)9.5×10J.(2)1.25×10J.(3)80%. [(1)W=P1=38×103W×25s=9.5×10°J. 38Xa.6x10J-6x1051 P_38X10W=100A, (2)1= 380V 电饼铛的实际电功率 Q=FR1=(100A)×0.52×25s=1.25×10J. Pk-W-6X10-1000w 1-10×60s (3)机械部分所做的功 电饼铛下盘加热时的实际电压 Wa=W-Q-9.5×10J-1.25×10J=8.25×10J. Ux=√PxR=√1000WX40互=200V.] G=mg=3×103kg×10N/kg=3×10'N, 第15讲电、力、热的综合应用 W有=Gh=3×103N×22m=6.6×10J 【典例剖析】 _W直=6.6×10I 7Tw825×10=80%.] 例1(1)48.40.(2)336s.(3)810W. 例4(1)500Pa.(2)3.024×10J.(3)3.96×10J. [(1)电热水壶电阻丝的电阻 [1hs-号=1980黑-5×10m R号-g20=44n 200cm 体Pk-1X10kg/mX10N/kg×5X10m-500Pa. (2)1L水的质量m水=P体V本=1×10kg/m×1× (2)m*=P球V*=1×103kg/m3×1×103m3=1kg. 10-3m=1kg,1L水吸收的热量Qs=c本m(1一6) Q*=c米mk△1米=4,2×10J/(kg·℃）×1kgX =4.2×102J/(kg·℃)×1kg×(100℃-20℃)= (100℃-30℃)=2.94×10J. 3.36×10J. Qt=c#mt△#=4.2×10J/(kg·℃)×0.1kg× 由于不考虑热损失，则W地=Q水=3.36×10J, (100℃-80℃)=8.4×103J. w43.36X10-336 加热时间地=P=1000W Q-Q*+Q+=2.94×10J+8.4×10J=3.024×10J. (3)Wm=P=200W×(3+2)×60s=6×10J. (3)当U,=198V时，电热水壶的实际电功率 W#=PH转=800W×(5+2)×60s=3.36×10J. P=贤-9股80=810w] W=W+W%=6×10J+336×10J=3.96×10J.] 例2(1)7.5×10Pa.(2)1.2W.(3)0.24.(4)左. 【变式题组】 [am=号-号=009=.5X10A2)当 1(1)4.2×10J.(2)220W.(3)200V. [(1)药液的体积V=1L=1dm=1×10-m,由e F=0时，查表可知，R=302,则压力传感器R消耗的 电功率P-发-9沿-12(3)当F-G 罗可知，药液的质量m=V=1.0X10kg/m× 1×10-3m=1kg,药液吸收的热量Q城=c两雅m(1 3O0N时，根据杠杆平衡条件可知FalA=Fl,则 t)=4.2×10J/(kg·℃)×1kg×(35℃-25℃)= F=乒F=A5mX300N=75N.根据表中数据判 0.2m 4.2×10J. 断R=300-0六NX30.所以当F=75N时，R (2)由题图乙可知，当开关S闭合，S接1时，R,R 并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的 2点，5n,1-景-00.24(0电港使用较长 总电阻最小，由P一发可知，电路中的总功米最大，电 时间后，电源电压会降低，电流表示数会减小，测量的 中药锅处于高温挡.当开关S断开，S接2时，R、 质量偏小为了保证测量准确，应增大电流表示数，这 R串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中 时就需要减小电阻R的阻值，可以通过增大压力来完 成，由杠杆平衡条件可判断应增大，即踏板触点B 的总电阻最大，由P发可知，电路中的总功率最小 应向左移动.] 电中药锅处于低温挡.当开关S,闭合，S接2时，只 53