第18章 电功率 小专题培优17 电热综合相关计算（分层作业本）-【众相原创】2025-2026学年新教材九年级全一册物理分层练同步课件(人教版2024 广西专版)

物 理 2025秋广西 1 小专题培优17　电热综合相关计算 1. 某家庭用的电热水器将质量为60 kg、温度为20 ℃的自来水加热到50 ℃，则水吸收的热量为 J。若电热水器的功率为2 000 W，用 时5 000 s，该过程消耗的电能为 J，则该电热水器的效率 为 。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)] 7.56×106　 1×107　 75.6％　 2. 电脑的中央处理器(CPU)只有半张扑克牌大小，工作时发热显著，常采 用散热片与风扇组合冷却。某电脑CPU的功率为100 W，其中发热功率占 8％，铜质散热器的质量是0.8 kg。若工作半小时，CPU消耗电能为 J，产生热量为 J，这些热量可使散热器温度升 高 ℃。[铜的比热容为0.4×103 J/(kg·℃)] 1.8×105　 14 400　 45　 3. 如图甲是某款插座，它能即时显示接在该插座上的用电器的工作电压和 所耗电费等。小明将装有质量为2 kg、初温为10 ℃水的电热水壶插在该插 座上。这时插座屏幕上的显示如图乙所示，当水烧开至100 ℃时，插座屏 幕上的显示如图丙所示，则电热水壶的实际功率为 kW，电热水壶在 烧水过程中的效率为 ％；电能表常数为3 200 imp/(kW·h)，则这 段时间内电能表指示灯闪烁 次。[已知电费单价：0.5元/(kW·h)； c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] 2　 52.5　 1 280　 4. 小强关闭家中其他用电器，只用一个电热水壶烧水，将质量为1.5 kg、 初温为20 ℃的水烧开(1个标准大气压下)，用时6 min，如图所示的电能表 刚好转过450 r。则水吸收的热量是 J，电热水壶的实际功率 为 W，此时电热水壶的效率是 (结果保留到0.1％)。 [水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)] 5.04×105　 1 500　 93.3％　 5. 密闭的房间里有一台规格为“220 V　800 W”的取暖器，闭合开关使 其正常工作30 min。该取暖器消耗的电能为 J，若房间里空 气质量为45 kg，取暖器放出热量的15％被空气吸收，则房间里空气温度 升高 ℃；若取暖器放出的热量全部由天然气来提供，需要消耗 m3的天然气。[空气的比热容为1×103 J/(kg·℃)，天然气的热 值为4×107 J/m3] 1.44×106　 4.8　 0.036　 6. 如图为即热式电热水龙头，打开水龙头开关，几秒就可以流出热水。已 知某品牌电热水龙头的额定功率是4 000 W，额定电压是220 V，则该电热 水龙头正常工作时的电阻是 Ω；不计热量损失，该水龙头正常工 作8.4 s，可使0.4 kg的水从21 ℃升高到 ℃。[水的比热容c水＝ 4.2×103 J/(kg·℃)] 12.1　 41　 7. 某品牌电炖锅的铭牌上标有“220 V　1 000 W”字样，电炖锅正常工作 时，10 min可将2 kg食材从40 ℃加热到100 ℃。若食材的比热容为 4×103J/(kg·℃)，则食材吸收的热量为 J；电炖锅的热效率 为 ⁠。 4.8×105 　 80％　 8. 人体像热机一样，也需要消耗能量。假如一个成人跑步时身体消耗的能 量为8.7×106 J。 (1)这些能量相当于完全燃烧多少kg的标准煤(标准煤的热值为2.9×107 J/kg) 放出的热量？ 解：根据题意可知，标准煤完全燃烧放出的热量Q放＝8.7×106 J， 由Q放＝mq可知，标准煤的质量m煤＝＝＝0.3 kg……(2分) (2)这些能量如果全部由电水壶加热来提供，忽略能量损失，这些能量能把 多少kg的水从温度为20 ℃加热至100 ℃？(结果保留1位小数) 解：根据题意可知，水吸收的热量Q吸＝8.7×106 J， 由Q吸＝c水m水可知，水的质量 m水＝＝≈25.9 kg…………(2分) (3)用电水壶加热这些水，会消耗多少度电？(结果保留1位小数) 解：消耗的电能W＝8.7×106 J＝ kW·h≈2.4 kW·h……(2分) 9. 插电式电热饭盒(如图甲)，其内部电路原理如图乙所示。R1、R2均为阻 值不变的加热电阻，S2是能分别与a、b两触点相连的单刀双掷开关，通过 改变开关S1、S2的状态可实现“高温挡”“中温挡”和“低温挡”三个挡 位的自由切换。已知电热饭盒工作时的额定电压为220 V，中温挡功率为 484 W，低温挡功率为242 W，求： (1)利用中温挡加热时电流的大小。 解：(1)由P＝UI可知，电热饭盒中温挡加热时， 电路中的电流I中＝＝＝2.2 A……………(2分) (2)高温挡的电功率大小。 解：由图乙可知，当断开S1、S2接b时，R1和R2串联，根据P＝可知总 功率最小，是低温挡；同理当闭合S1、S2接a时，R1和R2并联，此时为高 温挡；当S1闭合、S2接b时，只有R1工作，是中温挡……(1分) 根据P＝可知，中温挡时的电阻R1＝＝＝100 Ω……(1分) 低温挡时的总电阻R低＝＝＝200 Ω……………………(1分) 即R1和R2串联后的总电阻R低＝R1＋R2＝200 Ω， 所以R2的电阻R2＝200 Ω－100 Ω＝100 Ω， 高温挡时的电阻R高＝＝＝50 Ω， 高温挡的电功率P高＝＝＝968 W………………………(2分) (3)小开在午间用电高峰期时用电热饭盒的高温挡对冷粥进行加热，将质量 为0.5 kg的冷粥从10 ℃加热到60 ℃，实际用时2 min，已知粥的比热容c粥 ＝3.84×103 J/(kg·℃)，不计热量损失，午间用电高峰期电路中的实际电 压大小。 解：(3)质量为0.5 kg的冷粥从10 ℃加热到60 ℃吸收的热量 Q吸＝c粥m粥Δt＝3.84×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×(60 ℃－10 ℃)＝ 9.6×104 J………………………………………………………………(2分) 电热饭盒的实际电功率P实＝＝＝＝800 W， 根据P＝可得，午间用电高峰期电路中的实际电压 U实＝＝＝200 V……………………………(2分) 10. 电动汽车作为新能源汽车的主力军，将逐步取代现在的燃油汽车。如 图所示为国内某品牌高性能电动汽车，该电动汽车的电动机效率为90％， 电池电压为500 V，充满电可储存50 kW·h的电能，电动机的功率为10kW。(新型燃油的热值为q＝5×107 J/kg) (1)该车电动机正常工作时的电流是多少？ 解：由P＝UI可得电动机正常工作时的电流 I＝＝＝20 A…………………(2分) (2)充满电后该车最多可输出多少机械能？ 解：充满电可储存50 kW·h的电能，电动机效率为90％，则最多输出的机械能W机＝η1W电＝90％×50×3.6×106 J＝1.62×108 J……(2分) (3)若上述机械能用效率为25％的新型燃油汽车提供，则需要消耗多少新型 燃油？ 解：(3)若上述机械能用效率为25％的新型燃油汽车提供，根据η＝×100％可得，新型燃油完全燃烧放出的热量Q放＝＝＝6.48×108 J……………………………………………………………(2分) 根据Q放＝mq可得，需要消耗新型燃油的质量 m燃油＝＝＝12.96 kg……………………………………(2分) 11. 图甲是具有高、低温两挡加热功率的多功能电饼锅，图乙是其内部简 化电路图，R1和R2均是发热电阻，R2的阻值是R1的1.5倍。选用2 200 W的 高温挡功率，可在0.5 min内将200 g的面饼温度升高80 ℃。已知面饼的比 热容为3.3×103 J/(kg·℃)。求： (1)R1的阻值； 解：(1)由图乙知，开关S接1时，两电阻串联，由P＝UI＝可得，开 关S接1时，电路的功率最小，电饼锅为低温挡，同理开关S接2时为高 温挡，已知高温挡电功率为2 200 W，故R1的阻值R1＝＝＝ 22 Ω………………………………………………………………(2分) (2)电饼锅低温挡的功率； 解：(2)由题意可得R2的阻值R2＝1.5R1＝1.5×22 Ω＝33 Ω， 低温挡时电路的总电阻R＝R1＋R2＝22 Ω＋33 Ω＝55 Ω……(1分) 电饼锅低温挡的功率P低＝＝＝880 W………………(2分) (3)电饼锅高温挡的加热效率。 解：(3)根据题意可知，200 g面饼温度升高80 ℃，吸收的热量 Q吸＝cmΔt＝3.3×103 J/(kg·℃)×200×10－3 kg×80 ℃＝ 52 800 J……………………………………………………………(1分) 高温挡工作0.5 min消耗的电能 W＝P高t＝2 200 W×0.5×60 s＝66 000 J………………………(1分) 电饼锅高温挡的加热效率 η＝×100％＝×100％＝80％…………………………(1分) 21 $$