内容正文:
+*!# 众相原创 分层练!广西物理"89#
! " "#$WXDE()*
!" #$%&'()
!"#!$ Pg-=2)23GÃÄ
!!下列四种电器的结构设计是为了更好地利用
电热的是 %$'$&
"!物理教材讨论了电流热效应的利用与危害!大
家要学会扬长避短# 下列事例!属于防止电流
热效应产生危害的是 %$%$&
.!养鸡场使用电热孵化器孵小鸡
/!家里使用电热水壶烧水
0!小明妈妈用电熨斗熨衣服
1!电脑温度过高时!风扇会及时启动!给电脑
降温
#!长时间使用的手机发烫是由电流的$热效应$
造成的# 路由器上面留有很多孔!其目的是
$散热$#
!"#"$ P¾GP-¶·67
&!用粗细均匀的电热丝加热烧水!通电 $% ;<=可
烧开一壶水!若将两根相同的电热丝串联起来
使用!电源电压不变!则烧开同样一壶水的时
间是 %$,$&
.!(!7 ;<=2/!7 ;<=20!(% ;<=21!)% ;<=
(!小明爸爸买了一只电烙铁!额定电压是 ((% P!
在额定电压下工作时的电阻是 $ ($% '!它的
额定功率是$&.$H!在额定电压下通电
$% ;<= 产生的热量是$"1&2!.&$3# 它工作
时是将$电$能转化为$内$能#
)!额定功率为 ,%% H的电热水壶正常工作时!将
质量为 $ 4#$初温为 (% &的水烧开# 已知外界气
压为一标准大气压!#水@+!(6$%
) 3"%4#*&&!不
计热量损失!求"
%$&水吸收的热量'
%(&加热所需要的时间#
解&#!$标准大气压下(水烧开的温度为 !.. 8(
使水温由 ". 8升高到 !.. 8(水需要吸收热量&
"吸3#水 $#%9%.$3&1"2!.
# 45#67"8$2! 672
#!.. 89". 8$3#1#)2!.( 4'
#"$不计热量损失(电热水壶消耗的电能等于
水吸收的热量(即(3"吸3#1#)2!.
( 4(
加热所需要的时间&%)3
(
+
3#1#)
2!.( 4
+.. ?
3&". C)
*" +,-./0)
*!汽车尾部的挡风玻璃上有一种电加热除雾装
置!它由 7条阻值均为 $( '的电阻丝并联而
成!简化结构如图所示# 该装置接在 $( P的
汽车电池上工作 $ ;<=产生的热量为%$;$&
.!) *%% 3 /!B( 3 0!*% 3 1!B(% 3
+!Z[<\ 据报道"近年来有许多重大火灾都
是因线路连接处接触不良造成的!教训十分深
刻# 当线路连接处接触不良时!该处的电阻将
$增大$!造成局部过热!接触处的电阻又将
随着温度的升高而$增大$!从而形成电热的
逐步积累!以致引发火灾# !均选填"增大#
"减小#或"不变#$
-!将电能输送到几百千米之外的用户!在输电线
上会有能量的损耗!这主要是由电流的$热$
效应引起的# 某段输电线路的总电阻为
%!7 '!输送电流为 $%% .!每输电 $ ;<= 这段
线路便会损耗$#2!.($3的电能#
!.!某半导体材料制成的电阻!其阻值随温度变
化的关系如图甲所示# 小明利用这种半导体
电阻设计了如图乙所示的电路!其中电热丝
的阻值为 7% '!电源电压为 )* P# 当环境温
度为 (% &时!电流表的示数是$.1)$.!7 '
内电热丝产生的热量是$-.$3'当电流表示
!
!
!
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九上!第十五章 +*"#
数为 %!+7 .时!环境温度是$&.$&#
2
!!!图甲是一款数字测力计!其简化电路如图乙
所示# 电源电压恒为 ) P!7( 是长为 $% J;$
阻值为 $% '$粗细均匀的电阻丝!它的阻值
与长度成正比$!拉力为 % G时!滑片在%端!
电流表示数为 %!$ .# 金属弹簧伸长量与挂
钩所受拉力大小的关系如表所示!不计弹簧
的电阻及摩擦$#
22
拉力3"G % $!7 ) +!7 * B!7 - $%!7$($)!7$7
伸长量(A"J;% $ ( ) + 7 * B , - $%
通过计算回答"
%$&拉力为 % G时!电路消耗的电功率是
多少+
%(&7$ 的阻值是多少+
%)&持续施加 $7 G的拉力!*% '内7$ 产生的
热量是多少+
解&#!$拉力为 . D时(滑片在!端(电流表示
数为 .1! ;(
此时电路的功率&
+3683# G2.1! ;3.1# ?'
#"$已知拉力为 . D时(7" 两端的电压&6" 3
87" 3.1! ;2!. #3! G(7! 与 7" 串联(根据
串联电路电压规律可知(6! 3696" 3# G9! G
3" G(所以7! 3
6!
8
3" G
.1! ;
3". #'
##$由表中数据可知(当拉力为 !( D时(弹簧
的伸长量为 !. L:(此时滑片恰好滑到 7" 的
最右端(电路中只有 7! 工作(电路中的电流
8)3
6
7!
3# G
". #
3.1!( ;(所以产生的热量&"3
8)"7!%3#.1!( ;$
"2". #2). C3"* 4)
!"!如图甲所示是一款电加热煮茶壶!其额定电
压为 ((% P# 图乙为其简化工作原理图!7$$
7( 均为阻值不变的加热电阻丝!旋钮开关 L
分别调至 $$($) 挡位置!与该挡的两个触点
同时接通# 通过改变旋钮开关的位置!可实
现(加热) (保温)两种温挡的调节# 已知加
热挡的额定功率为 $ ($% H!7$ @$*% '# 求"
22
%$&电阻丝7( 的阻值'
%(&保温挡正常工作 $%% '消耗的电能'
%)&该煮茶壶加热时的效率为 ,%F# 若在用
电高峰期使用加热挡!将 7%% #的茶水从
+% &加热到 $%% &需 (!7 ;<=!则煮茶壶工作
的实际电压值# %茶水的比热容 #茶水 @+!%6
$%)3"!4#'&$(
解&#!$当开关 E接触 "*# 时(电路为电阻丝
7" 的简单电路(由+3683
6"
7可得
(电阻丝7"
的阻值&7" 3
6"
+加热
3#"". G$
"
! "!. ?
3&. #'
#"$当开关E接触 " 时(电阻丝 7!*7" 串联(
则茶壶保温挡功率&
+保温3
6"
7!=7"
3 #"". G$
"
!). #=&. #
3"&" ?(
保温挡正常工作 !.. C消耗的电能&
(电3+保温 %3"&" ?2!.. C3"& ".. 4'
##$茶水从 &. 8升高到 !.. 8吸收的热量&
"3#茶水 $!%3&1.2!.
# 45#67"8$2.1( 672
#!.. 89&. 8$3!1"2!.( 4(
根据 !3
"
(电
可得(消耗的电能&(电 3
"
!
3
!1"2!.( 4
+.>
3!1(2!.( 4(
根据(电3
6实
"
7"
%得(实际电压值&
6实3
(电 7"
%槡
3 !1(
2!.( 42&. #
"1(2). C槡
3".. G)
!
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+*$# 众相原创 分层练!广西物理"89#
2探索家用电器节能和环保的有关问题
一* 活动主题
家用电器在日常生活中广泛使用!但其能耗和环境影响不容忽视# 请你结合初中物理知识!探
索家用电器节能和环保的有关问题#
二*活动背景
(节能减排!开关未来)倡导合理开关家用电器来节约能源# 由此!小明想到父母经常为夜间是
否要关闭饮水机而发生的争执"母亲认为应该关机!理由是饮水机在夜间无人饮水时仍在对热水包
里的水间歇性加热!白白消耗电能# 父亲则认为不该关机!因为第二天重新开机为凉水加热会消耗
更多的电能#
三* 方案制订与实施
为了解决父母的争执!小明设计了如下实验"!实验过程中只启用饮水机的加热功能$第一天晚
上十点钟!他关掉家中的其他用电器!仅留下饮水机单独工作!记下电能表的示数为 !第二
天早晨!热水包里的水温达到预定温度 ,- &!他又读出电能表的示数为 !此时是六点钟#
由此他计算出饮水机整夜消耗的电能@开'第二天晚上十点钟!他将饮水机关闭!次日早晨六点钟启
动饮水机将热水包中 (% &的水加热到预定温度 -% &!用时 $( ;<=# 他查看了饮水机上的铭牌!计
算出了此过程中饮水机消耗的电能 @关# 请你依据小明的实测数据和表中饮水机铭牌上的信息
求解"
额定电压 ((% P 热水包容积 $ M
额定频率 7% 8V 冷水包容积 %!7 M
制热功率 7%% H 保鲜柜容积 $* M
制冷功率 -, H 防触电类型W类
%$&饮水机夜间开机$关机两种情况下消耗的电能@开和@关各是多少+ 哪种情况更省电+ 省了多少
度电+
解&#!$饮水机夜间开机时消耗的电能&(开3#*)1& 6?"@9#*)1! 6?"@3.1# 6?"@(
由+3
(
%可得
(饮水机加热时消耗的电能&(关3+%3(..2!.
9# 6?2
!"
).
@3.1! 6?"@(
因(关/(开(所以(饮水机夜间关机更省电(
节省的电能&!(3(开9(关3.1# 6?"@9.1! 6?"@3.1" 6?"@'
四*成果展示与交流
%(&为什么使用高能效等级的家用电器可以节能+ 请从能量转化的角度分析#
%)&请列举两条家用电器节能和环保的措施!并说明其物理原理#
答&#"$使用高能效等级的家用电器可以节能的原因&高能效等级的电器能量转化效率高(能量损耗
较少(因此在完成相同任务时消耗的电能较少)
##$家用电器节能和环保的措施&
$选择高能效等级的电器#原理&提高能量转化效率(减少能量损耗$)
"合理使用电器(避免长时间待机#原理&减少不必要的能量消耗$)
!&#
*"解!!)"由图可知&压力传感器 =和定值电阻 =+ 串联&电
流表测量电路中的电流&当 =的阻值为 5* &时&电路的
电流#:(
;
=?=+
( )1 J
5* &?* &
(+"5 &$
!1"当通过电路的电流:K(+", &时&电路的总电阻#=总(
;
:.
()1 J
+", &
(5+ &&
=的阻值#=.(=总@=+ (5+ &@* &(1* &&
由图乙可知压力%()3)+, 2&地磅的测量值#
)(
'
*
(%
*
()
3)+, 2
)+ 209:
() +++ 9:$
!5"电流表的示数最大为 +"- &&电源电压不变&电路的
最小总电阻#=总.(
;
:大
()1 J
+"- &
(1+ &&
为了增加地磅的最大测量值&即压力增大&需要减小=的
阻值&=的阻值#=@(=总.@=+ (1+ &@=+&
所以需要增大=+ 的阻值%
!+"!)"断开!最左端!!1"不变!不变!!5"如答图所示
!,"当电阻一定时&电流与电压成正比!!*")
第 )+题答图
!!"!)"+"11!变小!!1"大于!!5"温度!减少散热
!,"减少散热&提高灯丝温度!增加灯丝的长度&增大
电阻
!#"!)"!8!断开!")+!#平均!!1"=)!5++
()F+,?1.?-G
!&"!"电能与电功
!"&"#"&
$"!)"消耗电能!!1",+!!5"5 1++!!,"5)1"* 96(E!
!*")+= 96(E!-,"1!!-"+")
%"%!&"13)+;!1=="8!'"5; ;-+!1++!("-!)"#!*"&
!+"小于!大于!大于!!!"-+!!#"+"5!5!-
!$"解!!)"=天内冰箱消耗的电能#
$(1 +18"- 96(E@1 +1)"- 96(E(= 96(E$
!1"=天内电能表的表盘实际转的圈数#
= 96(E3
-++ L
) 96(E
(, 1++ L%
!%"*+",!电!+"+1)
!&")* J35 &3) E(,* 96(EC+")- 96(E
没有统一单位
$(;:#()* J35 &35 -++ /()"-13)+* 4(+"+,* 96(E'
+")- 96(E&所以该旅客可以将此笔记本电脑带上民航
飞机
!&"#"电功率
!"$"#"#
$"短!多!) /内电流通过该电热水器做功为 1 +++ 4
%"&"&"$"'"#"("&
)"解!!)"灯两端电压为 11+ J时&
灯的电阻#=(
;1
&
(!11+ J"
1
,+ 6
() 1)+ &$
!1"灯两端电压为 ))+ J时&
通过灯的电流#:.(
&.
;.
()1") 6
))+ J
(+")) &$
通电 )++ /灯消耗的电能#
$(&.#()1") 63)++ /() 1)+ 4%
*"&"!+"%"!!"%#!!#"175!571!!$"'!17)
!%")*!5
!&"!)"灯泡的亮度!!1"电压!!5"F1 断路!!,"F1
!'"解!!)"灯泡正常发光时的电阻#
=F(
;额
1
&额
(!- J"
1
1", 6
()* &$
!1"电路中总电阻#=总(
;总
:
()8 J
+"5 &
(-+ &&
此时滑动变阻器接入电路的电阻#
=滑(=总@=F(-+ &@)* &(,* &&
电压表的示数#
;滑(:=滑(+"5 &3,* &()5"* J$
!5"在电路安全的情况下&滑动变阻器 =接入电路的电
阻越大&电压表示数越大&电路中电流越小&整个电路的
电功率越小&所以当电压表示数为 )* J时&电路中电功
率最小&则此时灯泡两端的电压#
;FK(;总@;滑大()8 J@)* J(5 J&
此时电路中电流#:.(
;FK
=F
(5 J
)* &
(+"1 &&
整个电路的最小电功率#
&最小(;总 :.()8 J3+"1 &(5"- 6%
!("=1 +++!,+!!)"175!-71*
!&"$"用电器的正确使用
! ! "#$`UAPF`Ua(
!"$"#"#"$"#"%"$"&"$"'"%"("%")"#
*"不变!+"*!1="*!!+",
!!"#"!#"&"!$"$"!%"#"!&"#
!'";!)71!!(", ,++!5"-3)+*!) +++!1++
!)"1+!,!+"5!!*"变暗!1+!#+"等于!17)
! # "#$,-bcd)Aa(
!"%"#"&"$"$"%"&$#!&"1"*!+"=*
'"!)"断开!最大!!1"滑动变阻器!1!!5"1!亮
!,"+"-1*!温度
("!)"如答图所示!!1"使用前未调零!!5"#!!,"右!
+",!)
第 =题答图
)"!)"如答图所示!!1"小灯泡断路!!5"左!)!*
!,"!
;+
=+
!";+ :@
;+
=+( )
第 8题答图
!&"%"焦耳定律
! ! "#$efUV
!"!)"液面高度差!转换!!1"电流!电阻!!5"电阻!电
流!!,"平方!焦耳定律
#"$"$"#"%"&!&")++!'")71!("#!8"&
*")7,!)7,!,7)!!+"电阻!少!) 1++!不是
!!"!)"煤油!!1"%!!5"电阻!低于
!#"解!!)"灯泡F的额定功率#&额(;额 :额()"* J3+"5 &(
+",* 6$
!1"由图可知&F与=并联&电流表测干路电流&
灯泡正常发光&则灯的实际电压 ;F(;额 ()"* J&通过
灯泡的电流:F(:额(+"5 &&
根据并联电路的电流规律可得&通过=的电流#:=(:@:F(
+"- &@+"5 &(+"5 &&
根据并联电路的电压规律可知&=两端的电压#;=(;F(
)"* J&
根据欧姆定律可得&=的阻值#=(
;=
:=
()"* J
+"5 &
(* &$
!5"该电路工作 * .AB&定值电阻产生的热量#
3(:=
1=#(!+"5 &" 13* &3*3-+ /()5* 4%
!$"$
! # "#$efUV):;
!"$"#"#!$"热效应!散热!%"%
&",+!1",3)+,!电!内
'"解!!)"标准大气压下&水烧开的温度为 )++ D&使水温由
1+ D升高到 )++ D&水需要吸收热量#3吸(5水 )!#@#+"(
,"13)+5 40! 9:(D"3) 9:3!)++ D@1+ D"(5"5-3
)+* 4$
!1"不计热量损失&电热水壶消耗的电能等于水吸收的
热量&即$(3吸(5"5-3)+
* 4&
加热所需要的时间##.(
$
&
(5"5-
3)+* 4
8++ 6
(,1+ /%
("&!)"增大!增大!*"热!53)+*!!+"+"-!;+!,+
!!"解!!)"拉力为 + 2时&滑片在1端&电流表示数为+") &&
此时电路的功率#&(;:(5 J3+") &(+"5 6$
!1"已知拉力为 + 2时&=1 两端的电压#;1 (:=1 (
+") &3)+ &() J&=) 与=1 串联&根据串联电路电压规
律可知&;) (;@;1 (5 J@) J(1 J&
所以=) (
;)
:
(1 J
+") &
(1+ &$
!5"由表中数据可知&当拉力为 )* 2时&弹簧的伸长量
为 )+ >.&此时滑片恰好滑到 =1 的最右端&电路中只有
=) 工作&电路中的电流:.(
;
=)
(5 J
1+ &
(+")* &&所以产生
的热量#3(:.1=)#(!+")* &"
131+ &3-+ /(1= 4%
!#"解!!)"当开关 H 接触 1'5 时&电路为电阻丝 =1 的简单
电路&由&(;:(
;1
=可得
&电阻丝 =1 的阻值#=1 (
;1
&加热
(
!11+ J" 1
) 1)+ 6
(,+ &$
!1"当开关 H接触 1时&电阻丝=)'=1 串联&则茶壶保温
挡功率#&保温(
;1
=)?=1
( !11+ J"
1
)-+ &?,+ &
(1,1 6&
保温挡正常工作 )++ /消耗的电能#
$电(&保温 #(1,1 63)++ /(1, 1++ 4$
!5"茶水从 ,+ D升高到 )++ D吸收的热量#
3(5茶水 )%#(,"+3)+
5 40!9:(D"3+"* 9:3!)++ D@
,+ D"()"13)+* 4&
根据 !(
3
$电
可得&消耗的电能#$电 (
3
!
()"1
3)+* 4
8+<
(
)"*3)+* 4&
根据$电(
;实
1
=1
#得&实际电压值#
;实(
$电 =1
#槡
( )"*
3)+* 43,+ &
1"*3-+ /槡
(1++ J%
跨学科实践
探索家用电器节能和环保的有关问题
三"解!!)"饮水机夜间开机时消耗的电能#
$开(5=-", 96(E@5=-") 96(E(+"5 96(E&
由&(
$
#可得
&饮水机加热时消耗的电能#
$关(&#(*++3)+
@5 963
)1
-+
E(+") 96(E&
因$关'$开&所以&饮水机夜间关机更省电&
节省的电能#%$($开@$关 (+"5 96(E@+") 96(E(
+"1 96(E$
四"答!!1"使用高能效等级的家用电器可以节能的原因#
高能效等级的电器能量转化效率高&能量损耗较少&因
此在完成相同任务时消耗的电能较少%
!5"家用电器节能和环保的措施#
!选择高能效等级的电器!原理#提高能量转化效率&减
少能量损耗"%
"合理使用电器&避免长时间待机!原理#减少不必要的
能量消耗"%
小专题培优 !%
与用电器铭牌相关的电功率问题
!"%"#"#"$"%"%"%"&"%#"'"$#"("$!)"F)!+",
*"解!!)"由&(;:得&电扇正常工作时的电流#:额 (
&额
;额
(
-- 6
11+ J
(+"5 &$
!1"叶片被卡住而不转动时&电动机为纯电阻用电器&通
过线圈的电流#:(
;
=
(11+ J
11 &
()+ &&
线圈产生的热量#3(:1=#(!)+ &" 1311 &3-+ /()"513
)+* 4%
!+"解!!)"灯正常发光时的电流#:正(
&额
;额
(+"* 6
1"* J
(+"1 &&
灯正常发光时的电阻#=F(
;额
:正
(1"* J
+"1 &
()1"* &$
!1"由图乙可知&灯 F与变阻器 =串联&灯 F正常发光
时&通过变阻器的电流等于通过灯的电流&即#:=(:正 (
+"1 &&
变阻器两端的电压#;=(;@;额(5 J@1"* J(+"* J&
变阻器 =工作 )+ .AB 产生的热量#3=($=(;=:=#(
+"* J3+"1 &3)+3-+ /(-+ 4$
!5"电源电压降为 1"= J后&当变阻器接入电路的阻值
最大时&电路中的电流最小&
根据串联电路的电阻特点和欧姆定律可得&通过灯F的
最小电流#
:小(
;.
=总大
( ;.
=大?=F
( 1"= J
)+ &?)1"* &
(+")1 &%
!!"解!!)"由图丙可知&电水壶消耗的电能#
$(+"1 96(E(+"135"-3)+- 4(="13)+* 4&
所用时间#()1 .AB(+"1 E&实际电压;实(1++ J&
则电水壶的实际电功率#
&实(
$
#
(+"1 96(E
+"1 E
() 96() +++ 6&
由&(;:(
;1
=可知
&电热丝的阻值#
=(
;实
1
&实
(!1++ J"
1
) +++ 6
(,+ &$
!1"因为电热丝电阻不随温度变化&所以电水壶的额定
电功率#&额(
;额
1
=
(!11+ J"
1
,+ &
() 1)+ 6$
!5"由!(
3吸
$
3)++/可知&水吸收的热量#
3吸(!$(8,<3="13)+
* 4(-"+,83)+* 4&
由3吸 (5水 )%#可知&水升高的温度# %#(
3吸
5水 )
(
-"+,83)+* 4
,"13)+5 40!9:(D"3)"8 9:
(8+ D&
)标准大气压下水的沸点为 )++ D&则冷水的初温##初(
#末@%#()++ D@8+ D(1+ D%
!#"解!!)"断开开关后&电能表在 5 分钟内恰好转动 )8+
转&则其他用电器消耗的电能#
$(
)8+
5 +++
96(E(+"+- 96(E&
则小明家中其他用电器用电的总功率#
&+ (
$
#1
(+"+- 96(E
5
-+
E
()"1 96() 1++ 6$
!1"将开关接通后&电能表在 *分钟内恰好转动 5)+转&
则做实验的时间内&所有用电器消耗的电能#
$总(
5)+
5 +++
96(E(5"=13)+* 4&
则所有用电器总功率#&总(
$总
#)
(5"=1
3)+* 4
*3-+ /
() 1,+ 6&
所以定值电阻和电热暖手器构成的串联电路的总功率#
&(&总@&+ () 1,+ 6@) 1++ 6(,+ 6&
则定值电阻和电热暖手器构成的串联电路的总电阻#
=总(
;1
&
(!11+ J"
1
,+ 6
() 1)+ &&
所以电热暖手器的电阻#=(=总@=定() 1)+ &@) )8* &(
1* &$
!5"根据&(
;1
=
&电热暖手器的额定电压#
;额( &额槡 =( )- 631*槡 &(1+ J%
小专题培优 !&"动态电路分析与计算"二#
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("解!!)"电源电压#;(;) (:)=) (+"5 &3)+ &(5 J$
!1"当开关 H) 断开&H1'H5 闭合时&该电路为 =) 和 =1 的
并联电路&由并联电路电流规律可知&通过=1 的电流#
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!5"当开关 H) 闭合&H1'H5 断开时&两电阻串联&
由串联电路电阻的规律和欧姆定律可知&电路中的电流#
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