6.3焦耳定律 同步习题 2024-2025学年教科版物理九年级上册

6.3焦耳定律 同步习题 一．选择题（共5小题） 1．下列对生产、生活中涉及到的物理知识解释错误的是（　　） A．锅炉水位计显示炉内水位——连通器原理 B．保险丝保护电路——电流的热效应 C．火箭用液态氢作燃料——液态氢的热值大 D．盘山公路蜿蜒曲折——斜面可以省功 2．如图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．电视机 B．电风扇 C．电脑 D．电烤箱 3．在探究“电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验中，三个透明容器中密封着等量的空气，容器内的电阻连接情况如图所示。通电后，则下列说法中正确的是（　　） A．实验中用的电能属于一次能源 B．要探究电流产生的热量与电阻的关系，需观察乙、丙两个U形管中液面高度的变化 C．若甲中的电阻丝断了，不会影响乙和丙中的实验现象 D．通电一段时间后，将电能转化为电热最大的是乙 4．如图所示为探究“焦耳定律”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化1、R2串联在电路中，且R1＜R2，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关后，通过R1的电流大于R2的电流 B．闭合开关后，乙管中液面上升速度比甲管快 C．闭合开关后，要使电流增大，应将滑动变阻器滑片P向左移动 D．该实验装置用于探究“电阻和通电时间一定时，电热与电流的关系” 5．如表是小滨家中两挡位电饭锅铭牌，图甲是其简化电路图。R1和R2都是电阻丝，不计温度对电阻的影响，产生的热量全部被水吸收3J/（kg•℃），通过断开其他用电器，只接通电饭锅且处于加热状态，观察图乙所示的电能表的转盘1min内转了40转，下面说法正确的是（　　） 额定电压 220V 频率 50Hz 额定功率 加热 880W 保温 44W A．电饭锅在加热状态下正常工作时的总电流为4A B．电阻R2的阻值是1100Ω C．测量时电饭锅的实际加热功率是800W D．电饭锅在加热状态下正常工作7min，可将2.2kg水的温度升高2℃ 二．填空题（共5小题） 6．小明观察到家里的电能表的表盘如图所，他想检测该电能表是否准确，他用电压表测得电路电压为220V，只让电热水壶工作，通过计算可知1h后电能表读数应为 　 　kW•h。小亮却认为所用时间太长，他用30s测出电能表转盘转动30转，据此判断该电能表所测数值是 　 　（选填“偏大”“偏小”或“准确”）的，如果该电热水壶正在给3L水加热，水温从60℃到烧开（一标准大气压），则加热时间为 　 　s。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1g/cm3] 7．某型号的电饭锅有两挡，分别是高温烧煮和保温焖饭挡，其原理如图所示（虚线框内为电饭锅的发热部位）1＝44Ω，R2＝2156Ω。开关S置于2挡时是高温烧煮挡，它的功率是 　 　W；保温焖饭时电路中电流是 　 　A，10min产生的热量是 　 　J；若只要求保温焖饭挡的功率提升10%，请通过计算具体说明改进措施　 　。 8．周末，小华在家运用劳动课上学习的烹饪技能为家人制作美食，在客厅看电视的妹妹闻到了香味　 　。小华家有一个额定电压为220V、额定电流为5A的电热水壶，该电热水壶正常工作100s产生的热量为 　 　J。 9．图甲是新型取暖器件——电热膜，它是由一条条导电墨线压在绝缘薄膜制成，其结构如图乙所示。已知电热膜的电阻为550Ω　 　J。 10．某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1＝1050Ω，R2＝50Ω。开关S接“1”时，电热壶为 　 　挡位，此时电热壶的功率为 　 　W。开关S接“2”时，通电1min，电流通过R2产生的热量为 　 　J。 三．解答题（共4小题） 11．如图甲、乙所示是某调温型电烤箱及其简化电路图，它的额定工作电压为220V，R1和R2均为电烤箱中的加热电阻，R2的阻值为81Ω，低温挡时电烤箱的电功率为400W。 （1）电烤箱工作时利用了电流的 　 　效应。 （2）R1的阻值是多少？ （3）高温挡的电功率是多少？ （4）某次用该电烤箱的高温挡烘烤2kg初温为15℃的面包，烘烤至115℃，花费了10min面包＝2.42×103J/（kg•℃），结果精确到0.1%] 12．周末小明跟随爸爸去市场挑选热水器。据工作人员介绍，空气源热泵热水器是新一代高“能效比”的热水装置，其工作原理简化为如图所示。如表是一款热泵热水器的部分参数。 额定制热水量 20L/h 额定电压/频率 220V/50Hz 额定输入功率 1200W （1）通过工作人员介绍，其中参数“20L/h”表示此热水器当进水温度为15℃，出水温度为55℃时，这些水吸收的热量是多少？[ρ水＝1.0×103kg/m3， （2）小明查阅资料知道：“能效比”为热泵机组产出的热量与投入的电能之比，请根据已知条件计算该款热水器的能效比n。 （3）现场工作人员还介绍了另一款电加热热水器，如表为该热水器的铭牌，其高温挡的电功率不小心被挡住了。图乙为该电热水器的内部简化电路，R1、R2为电热丝，S1、S2为挡位开关，S2只能在a、b之间切换。工作人员说此电热水器高温挡产出的热量与热泵热水器相同，若对比热泵热水器和电热水器的高温挡，从能效比的角度看 XX牌热水器 电压 220V 电功率 高温挡 中温挡 1100W 低温挡 550W 13．如图甲所示是某款无接触式的热风干手器，手伸向出风口时可吹出温度为35℃～45℃的热风，内部电路由控制电路和工作电路两部分构成，控制电路中R为光敏电阻。已知该款干手器的额定功率为1200W，空气流量为0.6m3/min，加热电阻丝的阻值为44Ω，请你解答下列问题： （1）由工作电路的电路图可知接线柱 　 　（选填“A”或“B”）接的是火线。手伸入舱内时光敏电阻R的阻值 　 　（选填“增大”“不变”或“减小”），衔铁被吸下，工作电路开始工作。 （2）该款无接触式的热风干手器正常工作时，电动机的电功率为多大？ （3）在额定电压下正常工作时，烘干一次手用时20s，若烘干一次手的过程中电热丝消耗的电能40%转化为空气的内能（结果保留一位小数）[；] 14．图甲是一款养生壶，其内部的简化电路如图乙所示。R1、R2为加热电阻，R为可变电阻（发热不计）。养生壶具有高温挡和低温调温挡，S1接1时处于高温挡，功率为1100W，S1接2时处于低温调温挡，移动可变电阻R的滑片可以调节低温挡的发热功率。已知养生壶额定电压为220V，加热电阻R2的阻值为220Ω，可变电阻R的最大阻值为180Ω。某次养生壶以高温挡正常工作5min使1.1kg的水温度升高60℃。求：[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （1）加热电阻R1的阻值； （2）本次加热过程中养生壶消耗的电能； （3）本次加热过程中养生壶的加热效率； （4）请通过计算说明该养生壶的低温调温挡功率能否调至60W。 参考答案与试题解析 一．选择题（共5小题） 1．下列对生产、生活中涉及到的物理知识解释错误的是（　　） A．锅炉水位计显示炉内水位——连通器原理 B．保险丝保护电路——电流的热效应 C．火箭用液态氢作燃料——液态氢的热值大 D．盘山公路蜿蜒曲折——斜面可以省功 【分析】（1）锅炉水位计是连通器； （2）电流流过导体时，导体要发热，这种现象是电流的热效应； （3）热值是燃料的一种特性；在完全燃烧相同质量的不同燃料时，热值越大的燃料燃烧释放出的热量越多； （4）使用任何机械都不省功。 【解答】解：A、锅炉水位计显示炉内水位利用了连通器原理； B、电流流过导体时，温度过高，故B正确； C、运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，完全燃烧相同质量的氢时，故C正确； D、盘山公路蜿蜒曲折，但不能省功。 故选：D。 【点评】本题考查连通器、电流的热效应等知识，是一道综合题。 2．如图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．电视机 B．电风扇 C．电脑 D．电烤箱 【分析】（1）电流的热效应：电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应，如电灯、电炉、电烙铁、电焊等都是电流的热效应的例子； （2）电流的化学效应：电流通过导电的液体会使液体发生化学变化，产生新的物质，电流的这种效果叫做电流的化学效应，如电解，电镀，电离等就属于电流的化学效应的例子； （3）电流的磁效应：给绕在软铁芯周围的导体通电，软铁芯就产生磁性，这种现象就是电流的磁效应，如电铃、蜂鸣器、电磁扬声器等都是利用电流的磁效应制成的。 【解答】解： A．电视机主要是把电能转化为声能和光能，故A错误； B．电风扇是利用电流的磁效应工作的，故B错误； C．电脑主要是把电能转化为声能和光能，故C错误。 D．电烤箱是利用电流的热效应工作的。 故选：D。 【点评】主要考查电流的热效应和电流的磁效应在生活中的应用实例，只有认真把握它们的定义，才能真正区分它们利用的是哪一个效应。体现了物理来源于生活，又服务于社会的理念。 3．在探究“电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关”的实验中，三个透明容器中密封着等量的空气，容器内的电阻连接情况如图所示。通电后，则下列说法中正确的是（　　） A．实验中用的电能属于一次能源 B．要探究电流产生的热量与电阻的关系，需观察乙、丙两个U形管中液面高度的变化 C．若甲中的电阻丝断了，不会影响乙和丙中的实验现象 D．通电一段时间后，将电能转化为电热最大的是乙 【分析】（1）能够从自然界直接获取的能源叫一次能源，如煤、石油、天然气等；不能够从自然界直接获取，必须经过消耗一次能源获得的能源叫二次能源，如电能、氢能、汽油、煤油； （2）丙容器中两电阻并联后再与甲、乙两容器中的电阻串联接入电路，串联电路各处电流相等，并联电路干路电流等于各支路电流之和； （3）串联电路中各部分相互影响； （4）根据焦耳定律Q＝I2Rt分析答题。 【解答】解：A、实验中用的电能属于二次能源； B、要探究电流产生的热量与电阻的关系，改变电阻的大小、乙两个U形管中液面高度的变化； C、若甲中的电阻丝断了，会影响乙和丙中的实验现象； D、通电一段时间后2Rt得，乙容器中电阻大于甲容器内电阻，乙电阻丝产生热量大于甲电阻丝产生热量，甲在干路上，甲电阻丝产生的热量比丙产生热量多，故D正确。 故选：D。 【点评】掌握电流产生热量多少的影响因素，利用控制变量法和转换法探究电流产生热量多少和各影响因素之间的关系。 4．如图所示为探究“焦耳定律”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化1、R2串联在电路中，且R1＜R2，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关后，通过R1的电流大于R2的电流 B．闭合开关后，乙管中液面上升速度比甲管快 C．闭合开关后，要使电流增大，应将滑动变阻器滑片P向左移动 D．该实验装置用于探究“电阻和通电时间一定时，电热与电流的关系” 【分析】电阻丝产生的热量不易直接观察，可给等质量的气体加热，气体吸热越多，气体膨胀程度越大，U形管内的液面高度差越大，采用了转换法； AD、由焦耳定律Q＝I2Rt可知，电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变，结合串联电路电流的规律分析； B、由焦耳定律Q＝I2Rt结合转换法分析； C、由欧姆定律分析。 【解答】解：AD、图中两电阻串联，而电阻不同，故AD错误； B、根据Q＝I2Rt，因R1＜R4．故右边容器中电阻丝产生的热量多，由转换法，乙管中液面上升速度比甲管快； C、闭合开关后，由欧姆定律，故应将滑动变阻器滑片P向右移动。 故选：B。 【点评】本题探究焦耳定律，考查转换法和控制变量法的运用及串联电路的规律及焦耳定律、欧姆定律的运用。 5．如表是小滨家中两挡位电饭锅铭牌，图甲是其简化电路图。R1和R2都是电阻丝，不计温度对电阻的影响，产生的热量全部被水吸收3J/（kg•℃），通过断开其他用电器，只接通电饭锅且处于加热状态，观察图乙所示的电能表的转盘1min内转了40转，下面说法正确的是（　　） 额定电压 220V 频率 50Hz 额定功率 加热 880W 保温 44W A．电饭锅在加热状态下正常工作时的总电流为4A B．电阻R2的阻值是1100Ω C．测量时电饭锅的实际加热功率是800W D．电饭锅在加热状态下正常工作7min，可将2.2kg水的温度升高2℃ 【分析】（1）知道电饭锅的额定电压和额定加热功率，利用P＝UI计算出电饭锅在加热状态下正常工作时的总电流； （2）当开关S1、S2同时闭合时，R1和R2并联，总电阻最小，总功率最大，此时为加热状态；当只闭合开关S1时，只有R1工作，此时为保温状态，保温功率为44W，则可知正常加热时R2的功率为加热功率与保温功率之差，利用P＝可求出R2的阻值； （3）根据电能表的铭牌信息以及电能表转盘1min内转过的转数，利用P＝可以求出电饭锅的实际加热功率； （4）根据W＝Pt可以求出电饭锅在加热状态下正常工作7min消耗的电能，产生的热量全部被水吸收，利用Q吸＝cmΔt可以求出水升高的温度。 【解答】解： A、当开关S1、S2同时闭合时，R5和R2并联，总电阻最小，此时为加热状态，加热功率P加＝880W， 根据P＝UI可知，电饭锅在加热状态下正常工作时的总电流：I总＝＝＝4A； B、当只闭合开关S6时，只有R1工作，此时为保温状态， 则正常加热时R2的功率为：P2＝P加﹣P保＝880W﹣44W＝836W； 由P＝可知电阻R2的阻值：R4＝＝≈57.9Ω； C、由图乙可知，电能表的转盘转过3200转， 则电能表的转盘转了40转，电饭锅消耗的电能：W＝＝； 电饭锅的实际加热功率：P＝＝＝0.75kW＝750W； D、电饭锅在加热状态下正常工作3min消耗的电能：W′＝P加t′＝880W×7×60s＝3.696×103J； 产生的热量全部被水吸收，则Q吸＝W′＝3.696×105J； 由Q吸＝cmΔt可知，能使2.2kg水升高的温度：Δt＝＝，故D错误。 故选：A。 【点评】本题是一道电功和电热的综合性题目，考查了电功率公式、电功的公式以及吸热公式的应用，题目有一定的难度，需要仔细分析。 二．填空题（共5小题） 6．小明观察到家里的电能表的表盘如图所，他想检测该电能表是否准确，他用电压表测得电路电压为220V，只让电热水壶工作，通过计算可知1h后电能表读数应为 　108.8　kW•h。小亮却认为所用时间太长，他用30s测出电能表转盘转动30转，据此判断该电能表所测数值是 　准确　（选填“偏大”“偏小”或“准确”）的，如果该电热水壶正在给3L水加热，水温从60℃到烧开（一标准大气压），则加热时间为 　525　s。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1g/cm3] 【分析】（1）根据W＝Pt求出电热水壶1h消耗的电能；加上电能表原来的读数即为后来的读数； （2）电能表3000R/kW•h表示电路用电器每消耗1kW•h电能，电能表的转盘转过3000转，据此求出电能表的转盘转过30转，电热水壶消耗的电能，据此求出电热水壶1h消耗的电能，然后判断电能表所测数据是否准确； （3）根据密度公式求出3L水的质量，根据Q吸＝cm（t﹣t0）求出水吸收的热量；根据效率公式求出消耗的电能，根据P＝求出加热需要的时间。 【解答】解：由图示电能表知道，电能表示数是107.6kW•h， 由知道， 7h后电能表示数107.6kW•h+1.3kW•h＝108.8kW•h， 电能表转30转消耗的电能：， 即电能表测量30s消耗的电能为8.01kW•h，电能表测量的1h消耗的电能：W3＝3.6×104J×＝2.32×106J， 由于W1＝W4，所以此电能表准确； 水的密度ρ水＝1g/cm3＝3.0×103kg/m3， 由知道水V＝1.0×106kg/m3×3×10﹣7m3＝3kg， 一个标准大气压下，水的沸点是100℃， 水吸收的热量：， 由η＝可知， 由知道。 故答案为：108.8；准确。 【点评】本题考查对电能表参数的理解、电能表的读数、电功的计算、密度公式、吸热公式、效率公式以及电功率公式的应用，综合性较强，有一定的难度。 7．某型号的电饭锅有两挡，分别是高温烧煮和保温焖饭挡，其原理如图所示（虚线框内为电饭锅的发热部位）1＝44Ω，R2＝2156Ω。开关S置于2挡时是高温烧煮挡，它的功率是 　1100　W；保温焖饭时电路中电流是 　0.1　A，10min产生的热量是 　1.32×104　J；若只要求保温焖饭挡的功率提升10%，请通过计算具体说明改进措施　将R2换成阻值为1956Ω的电阻　。 【分析】开关S置于2挡时，电阻R2被短接，电路为R1的简单电路，根据P＝求高温烧煮挡的功率； 开关S置于1挡时，两电阻串联，为保温焖饭挡，根据串联电路的电阻规律和欧姆定律求电路中的电流， 根据Q＝I2Rt求10min产生的热量； 根据P＝求出原来保温焖饭挡的功率，由题意可得提升后的保温焖饭挡功率，根据P＝求出此时电路的总电阻，由题意知，只要求提升保温焖饭挡的功率，故可以更换R2的阻值，根据串联电路的电阻规律求更换的电阻阻值，从而得出改进措施。 【解答】解：开关S置于2挡时，电阻R2被短接，电路为R6的简单电路， 则高温烧煮挡的功率：； 开关S置于1挡时，两电阻串联，根据串联电路的电阻规律和欧姆定律可得， 电路中的电流：， 10min产生的热量：Q＝I5Rt＝（0.1A）2×（44Ω+2156Ω）×10×60s＝1.32×104J； 原来保温焖饭挡的功率：， 提升后的保温焖饭挡功率：P保′＝（1+10%）P保＝5.1×22W＝24.2W， 此时电路的总电阻：， 由题意知，只要求提升保温焖饭挡的功率3的阻值， 更换的电阻阻值：R2'＝R总﹣R1＝2000Ω﹣44Ω＝1956Ω， 故改进措施为将R6换成阻值为1956Ω的电阻。 故答案为：1100；0.12；将R2换成阻值为1956Ω的电阻。 【点评】本题考查电功率和焦耳定律的相关计算，正确判断电路的连接方式是关键，难度较大。 8．周末，小华在家运用劳动课上学习的烹饪技能为家人制作美食，在客厅看电视的妹妹闻到了香味　无规则运动　。小华家有一个额定电压为220V、额定电流为5A的电热水壶，该电热水壶正常工作100s产生的热量为 　1.1×105　J。 【分析】（1）组成物质的分子在永不停息地所无规则运动； （2）根据Q＝W＝UIt求出电热水壶正常工作100s产生的热量。 【解答】解：在客厅看电视的妹妹闻到了香味，是扩散现象； 电热水壶正常工作100s产生的热量：Q＝W＝UIt＝220V×5A×100s＝1.3×105J。 故答案为：无规则运动；1.6×105。 【点评】本题考查分子热运动以及焦耳定律的应用，难度不大。 9．图甲是新型取暖器件——电热膜，它是由一条条导电墨线压在绝缘薄膜制成，其结构如图乙所示。已知电热膜的电阻为550Ω　5280　J。 【分析】已知电热膜的电阻为550Ω，根据Q＝W＝计算电热膜正常工作1min产生的热量。 【解答】解：已知电热膜的电阻为550Ω，电热膜正常工作1min产生的热量为Q＝W＝＝。 故答案为：5280。 【点评】本题考查电功公式和焦耳定律的灵活运用。 10．某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1＝1050Ω，R2＝50Ω。开关S接“1”时，电热壶为 　加热　挡位，此时电热壶的功率为 　968　W。开关S接“2”时，通电1min，电流通过R2产生的热量为 　120　J。 【分析】（1）由电路图可知，开关S接“1”时电路为R2的简单电路，开关S接“2”时R1与R2串联，根据P＝可知电源电压一定时，电路中的总电阻越小、功率越大，电热水壶处于加热挡，反之处于保温挡； （2）开关S接“1”时电路为R2的简单电路，由P＝可得电功率；开关S接“2”时，R1与R2串联，由串联电路电阻的规律求出总电阻，根据欧姆定律求出电路中的电流，利用Q＝I2Rt求出通电1min电流通过R2产生的热量。 【解答】解：根据可知，电阻越大；电阻越小。 由电路图可知，开关S接1时4接入电路，开关S接2时，R1、R6串联，由于串联时电阻大于任何一个分电阻，电路中电阻最小，此时是加热挡，是保温挡。 电热壶加热挡时，只有R2工作，此时的功率为：； 开关S接“2”时，R4、R2串联，电路中的电流为：， 通电8min，电流通过R2产生的热量为：； 故答案为：加热；968。 【点评】本题考查串联电路的规律、欧姆定律、电功率公式、焦耳定律公式的运用，属于常考题，难度适中。 三．解答题（共4小题） 11．如图甲、乙所示是某调温型电烤箱及其简化电路图，它的额定工作电压为220V，R1和R2均为电烤箱中的加热电阻，R2的阻值为81Ω，低温挡时电烤箱的电功率为400W。 （1）电烤箱工作时利用了电流的 　热　效应。 （2）R1的阻值是多少？ （3）高温挡的电功率是多少？ （4）某次用该电烤箱的高温挡烘烤2kg初温为15℃的面包，烘烤至115℃，花费了10min面包＝2.42×103J/（kg•℃），结果精确到0.1%] 【分析】（1）电流通过导体时将电能转化为内能的现象叫做电流的热效应； （2）由图乙可知，当开关S1闭合、S2断开时，R1、R2串联，当开关S1、S2都闭合时，只有R1工作，根据串联电路的电阻特点和P＝可知电烤箱高温挡和低温挡的电路连接；根据低温挡功率和P＝可求出R1、R2的串联总电阻，根据串联电路的电阻特点求出R1的阻值； （3）根据P＝可求出高温挡的电功率； （4）根据Q吸＝cmΔt求出面包吸收的热量，根据W＝Pt求出电烤箱消耗的电能，根据效率公式求出电烤箱的效率。 【解答】解：（1）电烤箱通电时将电能转化为内能，所以电烤箱工作时利用了电流的热效应； （2）由图乙可知，当开关S1闭合、S2断开时，R7、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，由可知，电烤箱处于低温挡； 当开关S7、S2都闭合时，只有R1工作，电路中的总电阻最小，电烤箱处于高温挡； 由可得， 根据串联电路的电阻特点可知，加热电阻R6的阻值：R1＝R串﹣R2＝121Ω﹣81Ω＝40Ω； （3）高温挡的电功率：； （4）面包吸收的热量：， 消耗的电能：， 该电烤箱的效率：。 答：（1）热； （2）R1的阻值是40Ω； （3）高温挡的电功率是1210W； （4）该电烤箱的效率66.7%。 【点评】本题考查串联电路的特点、电功率公式、吸热公式、电功公式以及效率公式的应用，属于电热综合题，能正确分析不同状态下的电路连接是解题的关键。 12．周末小明跟随爸爸去市场挑选热水器。据工作人员介绍，空气源热泵热水器是新一代高“能效比”的热水装置，其工作原理简化为如图所示。如表是一款热泵热水器的部分参数。 额定制热水量 20L/h 额定电压/频率 220V/50Hz 额定输入功率 1200W （1）通过工作人员介绍，其中参数“20L/h”表示此热水器当进水温度为15℃，出水温度为55℃时，这些水吸收的热量是多少？[ρ水＝1.0×103kg/m3， （2）小明查阅资料知道：“能效比”为热泵机组产出的热量与投入的电能之比，请根据已知条件计算该款热水器的能效比n。 （3）现场工作人员还介绍了另一款电加热热水器，如表为该热水器的铭牌，其高温挡的电功率不小心被挡住了。图乙为该电热水器的内部简化电路，R1、R2为电热丝，S1、S2为挡位开关，S2只能在a、b之间切换。工作人员说此电热水器高温挡产出的热量与热泵热水器相同，若对比热泵热水器和电热水器的高温挡，从能效比的角度看 XX牌热水器 电压 220V 电功率 高温挡 中温挡 1100W 低温挡 550W 【分析】（1）知道水的体积、水的比热容、水的温度升高值，利用吸热公式求水吸收的热量； （2）已知热水器的功率和正常工作时间，利用W＝Pt即可求出1h消耗的电能； 根据“能效比”定义计算； （3）由图乙可知，当开关S1闭合、S2与触点a接通时，R1、R2并联，热水器处于高温挡，当开关S1闭合，S2与触点b接通时，热水器处于中温挡，此时只有R1工作，当开关S1断开、S2与触点b接通时，R1、R2串联，热水器处于低温挡，根据P＝可以求出R1和R2的阻值以及高温挡的功率；由此求出能效比，进行比较。 【解答】解：（1）水的体积V＝20L＝2×10﹣2m4，水的质量 m＝ρv＝1.0×107kg/m3×2×10﹣7m3＝20kg， 水吸收的热量Q吸＝cm（t﹣t0）＝3.2×103J/（kg•℃）×20kg×（55℃﹣15℃）＝8.36×106J； （2）热泵热水器消耗的电能W＝Pt＝1200W×1×3600s＝8.32×106J； “能效比”为n＝＝≈0.78； （3）当开关S1闭合，S6与触点b接通时，热水器处于中温挡1工作，根据公式P中＝可知，R1＝＝＝44Ω， 当开关S1断开、S2与触点b接通时，R5、R2串联，热水器处于低温挡低＝可知，R1+R5＝＝＝88Ω5＝88Ω﹣44Ω＝44Ω， 当开关S1闭合、S2与触点a接通时，R5、R2并联，热水器处于高温挡，P高＝+＝+＝2200W， 电热水器消耗的电能W高＝P高t＝2200W×3600s＝7.92×103J，所以电热水器的能效比n′＝，由此可知热泵热水器比电热水器能效比高。 答：（1）这些水吸收的热量是8.36×106J；（2）该款热水器的能效比约为0.78。 【点评】本题考查串并联电路的特点、吸热公式、电功率公式的应用，能正确分析电路连接是解题的关键。 13．如图甲所示是某款无接触式的热风干手器，手伸向出风口时可吹出温度为35℃～45℃的热风，内部电路由控制电路和工作电路两部分构成，控制电路中R为光敏电阻。已知该款干手器的额定功率为1200W，空气流量为0.6m3/min，加热电阻丝的阻值为44Ω，请你解答下列问题： （1）由工作电路的电路图可知接线柱 　A　（选填“A”或“B”）接的是火线。手伸入舱内时光敏电阻R的阻值 　减小　（选填“增大”“不变”或“减小”），衔铁被吸下，工作电路开始工作。 （2）该款无接触式的热风干手器正常工作时，电动机的电功率为多大？ （3）在额定电压下正常工作时，烘干一次手用时20s，若烘干一次手的过程中电热丝消耗的电能40%转化为空气的内能（结果保留一位小数）[；] 【分析】（1）为了用电安全，用电器的开关应该与火线相连；手伸入舱内，衔铁被吸下，工作电路开始工作，说明电路中的电流增大，导致电磁铁的磁性增强，根据欧姆定律和电阻的串联可知电阻R的阻值变化； （2）利用并联电路的电压特点和P＝UI＝求出加热电阻丝的电功率，进一步求出电动机的额定功率； （3）根据W＝Pt求出烘干一次手热风干手器消耗的电能，根据效率公式可知空气吸收的热量，根据密度公式求出空气的质量，根据Q吸＝cmΔt求出空气升高的温度。 【解答】解：（1）家庭电路中，开关必须在火线与用电器之间，所以接线柱A应该接的火线； 手伸入舱内，衔铁被吸下，说明电路中的电流增大，由欧姆定律可知控制电路的总电阻减小； （2）根据乙图知，工作电路中，加热电阻丝的功率：P热＝＝＝1100W， 则正常工作时电动机的额定功率为：P电动机＝P﹣P热＝1200W﹣1100W＝100W； （3）烘干一次手的过程中消耗的电能为：W＝Pt＝1200W×20s＝24000J， 消耗的电能40%转化为为内能，则空气吸收的热量：Q吸＝7.4W＝0.5×24000J＝9600J， 根据题意可知20s加热空气的体积V＝min×0.6m3/min＝0.2m6， 空气的质量：m＝ρ空气V＝1.3kg/m8×0.2m8＝0.26kg， 由Q吸＝cmΔt可知空气升高的温度：Δt＝＝≈36.9℃。 答：（1）A；减小； （2）该款无接触式的热风干手器正常工作时，电动机的电功率为100W； （3）若烘干一次手的过程中消耗的电能全部转化为空气的内能，能使空气温度升高36.9℃。 【点评】本题考查安全用电、欧姆定律、电功率公式、电功公式、密度公式以及吸热公式的应用，属于电热综合题，有一定的难度。 14．图甲是一款养生壶，其内部的简化电路如图乙所示。R1、R2为加热电阻，R为可变电阻（发热不计）。养生壶具有高温挡和低温调温挡，S1接1时处于高温挡，功率为1100W，S1接2时处于低温调温挡，移动可变电阻R的滑片可以调节低温挡的发热功率。已知养生壶额定电压为220V，加热电阻R2的阻值为220Ω，可变电阻R的最大阻值为180Ω。某次养生壶以高温挡正常工作5min使1.1kg的水温度升高60℃。求：[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （1）加热电阻R1的阻值； （2）本次加热过程中养生壶消耗的电能； （3）本次加热过程中养生壶的加热效率； （4）请通过计算说明该养生壶的低温调温挡功率能否调至60W。 【分析】（1）当开关S闭合后，S1接1时处于高温挡，由图乙可知，只有R1工作；根据P＝求出R1的阻值； （2）根据W＝Pt求出本次加热过程中养生壶消耗的电能； （3）根据Q吸＝cmΔt求出水吸收的热量，根据效率公式求出本次加热过程中养生壶的加热效率； （4）S1接2时处于低温调温挡，由图乙可知，加热电阻R2与可变电阻R串联，根据串联电路的电阻特点求出低温调温挡工作时电路中的最大阻值，根据P＝求出低温调温挡的最小功率，据此可知该养生壶的低温调温挡功率能否调至60W。 【解答】解：（1）当开关S闭合后，S1接1时处于高温挡，由图乙可知6工作， 由P＝可知，R1的阻值：R4＝＝＝44Ω； （2）本次加热过程中养生壶消耗的电能：W＝P高温t＝1100W×2×60s＝3.3×108J； （3）水吸收的热量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×104J/（kg•℃）×1.1kg×60℃＝2.772×105J， 本次加热过程中养生壶的加热效率：η＝×100%＝； （4）S1接3时处于低温调温挡，由图乙可知2与可变电阻R串联， 根据串联电路的电阻特点可知，低温调温挡工作时电路中的最大阻值：R总大＝R2+R大＝220Ω+180Ω＝400Ω， 该养生壶的低温调温挡的最小功率：P小＝＝＝121W， 由于P小＞60W，所以该养生壶的低温调温挡功率不能调至60W。 答：（1）加热电阻R1的阻值为44Ω； （2）本次加热过程中养生壶消耗的电能为4.3×105J； （3）本次加热过程中养生壶的加热效率为84%； （4）该养生壶的低温调温挡功率不能调至60W。 【点评】本题考查串联电路的特点、电功公式、电功率公式、吸热公式以及效率公式的应用，属于电热综合题，有一定的难度。 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $$