第18章 专题训练六 电、热、力综合计算（作业课件）-【四清导航】2023-2024学年九年级物理下册（人教版 辽宁专用）

专题训练六　电、热、力综合计算 物理 九年级下册 人教版 四清导航 3．(2023·沈阳一模改编)火锅是人们比较喜欢的一种饮食方式，如图所示为小明家使用的一款火锅工作电路的原理图。它有高、中、低三个加热挡位，旋钮开关可以分别置于“0和1”“1和2”“2和3”或“3和4”接线柱。正常工作时，低温挡的功率为200 W，且为高温挡功率的八分之一，电阻丝R2＝44 Ω(忽略温度对电阻的影响)。求： (1)低温挡时，电路中的电流约为____A。(保留两位小数) (2)电阻丝R1的阻值是_________Ω。 0.9 96.8 7 (3)在某用电高峰期，若家庭电路中只有该电火锅在工作，发现标有“3 000 imp/(kW·h)”的电能表的指示灯闪烁168次，使质量为1.8 kg的水从25 ℃升高到49 ℃，求此时电火锅的加热效率为__________。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] 90% 8 4．(2022·鞍山)学校科技小组的同学们在老师的指导下设计了一台简易饮水机，其简化的电路图如图甲所示。它有“加热”和“保温”两挡，其中R1为发热电阻，R2为定值电阻。如表是该饮水机的相关技术参数。图乙是实验室电能表的示意图。已知饮水机在保温挡和加热挡工作时，发热电阻R1的电功率之比为1∶121。求：[已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，ρ水＝1.0×103 kg/m3，不考虑温度对电阻的影响] 9 (1)储水罐注满水时，水温升高50 ℃，需要吸收多少热量？ (2)电阻R1和R2的阻值是多少？ (3)在测试时将其他用电器都关闭，只将饮水机置于加热挡工作，发现电能表的转盘在3 min内转了50转，则此时实验室电路的实际电压是多少？ 10 1．(2023·沈阳模拟)沈阳在大力发展新能源车产业。新能源汽车，它具有节能、环保等优点，如图所示是一辆停放在水平地面上的电动汽车，其质量为2.03×103 kg，该车匀速直线行驶时，所受摩擦力是车重的0.2倍。(g取10 N/kg)求： (1)车受到的重力。 (2)车匀速行驶过程中受到的牵引力。 (3)小毅同学查阅到这款车可以使用功率是2.2 kW的家用220 V充电桩，求用该充电桩正常充电时的电流。 解：(1)车受到的重力：G＝mg＝2.03×103 kg×10 N/ kg＝2.03×104 N。 (2)因该车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，车匀速行驶时受到的牵引力：F′＝f＝0.2G＝0.2mg＝0.2×2.03×104 N＝4.06×103 N。 (3)根据P＝UI得用该充电桩正常充电时的电流：I＝ eq \f(P,U) ＝ eq \f(2.2×103 W,220 V) ＝10 A。 2．(2023·阜新)小新家使用的电饭锅有加热和保温两种挡位，其内部简化电路如图所示。米饭煮熟后，开关S1自动断开，同时开关S2自动闭合，指示灯亮，电饭锅处于保温状态。电饭锅加热挡功率为1 100 W，R2阻值为1 075 Ω。求： (1)电饭锅将0.5 kg米饭，从20 ℃加热到100 ℃，米饭吸收的热量是多少？[米饭的比热容c＝4×103 J/(kg·℃)] (2)加热电阻R1的阻值是多少？ (3)若指示灯两端的电压为5 V，通过R2的 电流是多少？小灯泡的实际功率是多少？ 解：(1)米饭吸收的热量：Q吸＝cm(t－t0)＝4×103 J/( kg·℃)×0.5 kg×(100 ℃－20 ℃)＝1.6×105 J。 (2)开关S1闭合，S2断开，电饭锅处于加热挡位，此时电路为加热电阻R1的简单电路，加热电阻R1的阻值：R1＝ eq \f(U2,P1) ＝ eq \f(（220 V）2,1 100 W) ＝44 Ω。 (3)开关S2闭合，S1断开，电饭锅处于保温挡位，此时灯泡和R2串联接入电路，串联电路总电压等于各部分电压之和，根据欧姆定律可得此时通过R2的电流：I＝ eq \f(U－UL,R2) ＝ eq \f(220 V－5 V,1 075 Ω) ＝0.2 A，串联电路各处电流相等，小灯泡的实际功率：P＝ULI＝5 V×0.2 A＝1 W。 解：(1)储水罐注满水时水的体积：V水＝0.8 L＝8×10－4 m3，由ρ＝ eq \f(m,V) 可得，水的质量：m水＝ρ水V水＝1.0×103 kg/m3×8×10－4 m3＝0.8 kg，则水吸收的热量：Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×0.8 kg×50 ℃＝1.68×105 J。 (2)由图甲可知，当S接2时，饮水机处于保温挡；当S接1时，电路为R1的简单电路，饮水机处于加热挡，由P＝UI＝ eq \f(U2,R) 可得，R1的阻值：R1＝ eq \f(U2,P加热) ＝ eq \f(（220 V）2,605 W) ＝80 Ω；当S接2时，R1和R2串联，饮水机处于保温挡，此时发热电阻R1的电功率：P1＝ eq \f(1,121) P加热＝ eq \f(1,121) ×605 W＝5 W，因串联电路中各处的电流相等，所以，由P＝UI＝I2R可得，电路中的电流：I＝ eq \r(\f(P1,R1)) ＝ eq \r(\f(5 W,80 Ω)) ＝0.25 A，由I＝ eq \f(U,R) 可得，电路的总电阻：R总＝ eq \f(U,I) ＝ eq \f(220 V,0.25 A) ＝880 Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R2的阻值：R2＝R总－R1＝880 Ω－80 Ω＝800 Ω。 (3)饮水机在加热挡工作3 min消耗的电能：W＝ eq \f(50,2 000) kW·h＝0.025 kW·h＝9×104 J，由W＝UIt＝ eq \f(U2,R) t可得，此时实验室电路的实际电压：U实＝ eq \r(\f(WR1,t)) ＝ eq \r(\f(9×104 J×80 Ω,3×60 s)) ＝200 V。 5．现代人的生活节奏越来越快，常用电压力锅煮食物，又快又省电。如图所示是电压力锅的工作电路图，其正常工作时电压为U＝220 V，加热时只有R1工作，保温时只有R2工作。保温时的额定功率为40 W，R1＝48.4 Ω。S1为压力开关，当压强达到设定值时S1会自动断开。S2为限时开关，可以设定保温时间。(当S1闭合时，S2断开；当S1断开后，S2可限时闭合或断开)求： (1)当锅内气压为150 kPa时，锅内气体对锅盖的压力(假设受力面积为400 cm2)。 (2)保温电阻R2的阻值。 (3)现用电压力锅煮食物，锅内的水和食物总质量是1.5 kg，初温是30 ℃，加热到110 ℃时食物煮好，所用时间是5 min，已知水和食物混合物的比热容c＝2.0×103 J/(kg·℃)，则此次电压力锅煮食物的效率是多少？ 解：(1)当锅内气压为150 kPa时，由p＝ eq \f(F,S) 可得，锅内气体对锅盖的压力：F＝pS＝150×103 Pa×400×10－4 m2＝6 000 N。(2)由题意可知，保温时只有R2工作，由P＝UI＝ eq \f(U2,R) 可得，保温电阻R2的阻值：R2＝ eq \f(U2,P保温) ＝ eq \f(（220 V）2,40 W) ＝1 210 Ω。(3)水和食物吸收的热量：Q吸＝cm(t－t0)＝2.0×103 J/(kg·℃)×1.5 kg×(110 ℃－30 ℃)＝2.4×105 J，加热时只有R1工作，加热5 min消耗的电能：W＝ eq \f(U2,R1) t′＝ eq \f(（220 V）2,48.4 Ω) ×5×60 s＝3×105 J，此次电压力锅煮食物的效率：η＝ eq \f(Q吸,W) ×100%＝ eq \f(2.4×105 J,3×105 J) ×100%＝80%。 $$