第十七章 升阶训练专题十七 电功、电功率、热量的综合计算-【优+学案】2025-2026学年新教材九年级全一册物理课时通(沪科版2024)

t保温=l5min-7min-5min=3min. 煮茶机经过将水“加热”至100℃、“煮茶加热”和“保 温”状态，共工作15min,这个过程煮茶机消耗的电 能W总一W加热十W保温一P如热t加热十P保温t保湖一 800W×(7×60s+5×60s)+55W×3×60s= 5.859×105J. 7.解：(1)由题图可知，当闭合开关S,开关S1接触点 “0”和“1”时只有电动机接入电路，该机器处于常温 搅拌挡，此时功率P,=100W.当闭合开关S,开关 S接触点“1”和“2”时电动机和电阻R1并联接入电 路中，该机器处于高温翻炒挡，等效电路图如图 所示. 已知高温翻炒挡的功率为P2=2300W,则R1的功 率P=P2-P1=2300W-100W=2200W, U2(220V)2 则R,的阻值R,=P=2200W=220. (2)当闭合开关S,开关S,接触点“3”和“4”时，电阻 R1与R2串联，处于低温慢炖挡，通电1min放出的 U2 (220V)2 热量Q数=RBt=22n+66n×60s=3.3X10J, 牛奶需要吸收的热量Q吸=cm△t=2.5× 103J/(kg·℃)×0.4kg×(55℃-20℃)= 3.5×10J,Q吸>Q放，故不合理. 8.解：(1)由题图甲可知，调温电阻R和定值电阻R。 串联.当R接人电路的阻值为0时，电路为定值电阻 R。的简单电路，此时电熨斗中电流最大，电熨斗的 U 功率最大，根据P= 。可得，定值电阻的阻值 U2(220V)2 R。一P最大440W =1102. U (2)当R最大时，总电阻最大，根据P=R可知，此 时电熨斗工作的功率最小，则根据串联电路的电阻特 点和P=只可得，P◆=R十R大 U (220V)2 1102+1100-220w. (3)根据题图乙可知，温度为180℃对应的电热 U Q=400J,根据Q二上可得，总电阻R$户O t=(220V) 400J -×1s=1212,调温电阻R连入电路的 阻值R'=R串-R。=1212-1102=112. 升阶训练专题十七电功、电功率、 热量的综合计算 1.解：(1)由题可知，电加热器的额定功率为1000W, 正常工作时的电压U=220V,由P=P可得，电热 U2(220V)2 丝的电阻R=P=1000W=48.4n.水吸收的热 量为Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg·℃)×50kgX (50℃-30℃)=4.2×106J. 若电热全部被水箱中的水吸收且水无热损失，则 W=Q吸=Pt, 17 W_4.2×10J=42008 所以，通电时间t=P=1000W (2)由题图乙可知，当h=0.2m时，R,=1502, 则探测电路中的电流I二R,十R。 U 24V 1500+10n=0.15A. 2.解：(1)由题图可知，当闭合开关S,温控开关S1置于 右边两个触点时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻 U2 特点可知，此时电路中的总电阻最小，由P一尺可 知，电路中的总功率最大，恒温箱处于加热挡.当闭 合开关S,温控开关S置于左边触点时，只有R1工 作，电路中的总电阻最大，总功率最小，恒温箱处于 U2 保温挡。“保温”时恒温箱的电功率P保强一R (220V)2 4400-110w. (2)由于并联电路中各用电器的电功率之和等于电 路的总功率，则加热挡工作时R2的电功率P2= 2 P热-P保器=550W-110W=440W,由P=R U2(220V)2 知，R2的阻值R,=P,=440W =1102. (3)由P-”可知，恒温箱消耗的电能W= P加热t'=550WX130s=71500J. 由)=Q可知，恒温箱内气体吸收的热量Q:弓 7W=80%×71500J=57200J. 由p=受可知，恒温箱内气体的质量m=V= 1.3kg/m3X2m3=2.6kg. 由Q吸=cm(t一t。)可知，恒温箱的恒温温度t= 57200J 0a+te1.0×10J/kg·℃)X2.6kg .+20℃= cm 42℃. 3.解：(1)1 (2)中温挡时，根据P=R 可知，R=P车 U2 (220V)2 U2 1000W=48.4n.高温挡功率为P有=尺 (220V)2 48.42 =2000W. 2 (3)高温挡正常工作5min产生的热量为Q放= P高t=2000W×5×60s=6×10J.导热油吸收的 热量为Q吸=7Q放=84%×6×105J=5.04×105J. 导热油的比热容为c= Q吸 m△t 5.04×105J 4kgX(75℃-15℃)=2.1X102J/(kg·℃). (4)为了安全，大功率用电器应接地线，以防触电. (合理即可) 4.解：(1)“3000r/(kW·h)”表示每消耗1kW·h电 能，电能表转盘转3000圈，只让电饭锅在“保温”状 态下正常工作，转盘在5min内转了22圈，消耗的 22r 11 电能为W=30o0r/kw·b1500kW·h, 电饭锅处于“保温”状态时的功率为 11 W1500 kW·h P保温一 -=0.088kW=88W. t 5 60 h (2)由题图乙知，S断开时两电阻串联，电路中电阻 较大，功率较小，为保温状态；当S闭合时，只有R, 接入电路中，电阻较小，功率较大，为加热状态. 由P- R可得R,的电阻 U2(220V)2 R1=P如热-1210W =402, U 由P= 可得R,、R,的总电阻为 R P (220V)2 R总一P税温 88W =5502, R2的电阻为R2=Ra-R1=5502-402=5102. (3)水吸收的热量为 Q吸=c水m△t=4.2X103J/(kg·℃)×2.2kgX (100℃-23℃)=7.1148×105J. 用时700s消耗的电能为W'=P加热t'= 1210W×700s=8.47×105J. 该电饭锅的热效率为)-7148X00】 8.47×105J 84%,故该电饭锅的热效率值达到三级能效. 实践设计一个节能方案 1.【项目实施】 (1)3.92×10 (2)①随手关灯，可以缩短用电器工作的时间，根据 公式W=Pt可知，在总功率相同时，消耗的电能 更少 ③尽量使用节能灯，节能灯的功率更小，根据公式 W=Pt可知，在用电器工作时间相同时，消耗的电 能更少 48 【项目拓展】5.6 2.(1)冬天空调温度不要调得太高（合理即可） (2)解：白炽灯的功率P1=60W=0.06kW,节能灯 的功率P,=11W=0.011kW, 工作时间t=6000h. ①白炽灯工作6000h的情况： 消耗的电能W1=P1t=0.06kW×6000h=360kW·h 所需的电费360kW·h×0.5元/(kW·h)= 180元. 6000h=4. 工作6000h需要的白炽灯数n=1500h 总费用为180十2.5×4=190（元）. ②节能灯工作6000h的情况： 消耗的电能W2=P2t=0.011kW×6000h= 66kW·h. 所需的电费66kW·h×0.5元/(kW·h)=33元. 工作600h需要的节能灯数m=6000h-1. 6000h 总费用为33十22×1=55（元）. 55<190,故使用节能灯在经济上更有优势. 核心素养·科学探究 1.(1)A(2)C(3)B(4)0.75(5)温度 U一U额.U额 (6 2.(1)液面高度差D(2)乙(3)甲(4)左瓶4 (5)42 3.(1)①高度差②温度计的示数水的比热容太大 ③转换法(2)控制变量①相等电阻在电流 和通电时间相同时，导体的电阻越大，导体产生的热 量越多②电流左在导体的电阻和通电时间相 同时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多 (3)使通过R1和R2的电流不相等(4)R3 (5)160(6)A(7)液体换成质量相等的不同液体 换用两段阻值相同的电热丝(8)甲 本章总结 1.D2.C3.B4.D5.D6.ABD 7.化学528.热3023.69.0×10等于 9.电阻时间③250 10.(1)如图所示. (2)0.67(3)3.6 11.解：(1)当只闭合S2时，R1与小灯泡串联，已知此 时电流表的示数为0.25A,根据题图乙可知，此时 小灯泡两端的电压为3V,R,两端的电压为 U1=IR1=0.25A×202=5V, 则电源电压U=U1+U=5V+3V=8V. (2)当只闭合S时，R2与小灯泡L串联，要使小灯 泡L正常发光，小灯泡两端的电压应为3.8V,则 R2两端的电压为U2=U一U1瓶=8V一3.8V= 4.2V, 根据题图乙可知，此时电路中的电流为0.3A,则 滑动变阻器接入电路的电阻为 U2_4.2V R:=18,-0.3A=14n (3)当闭合S、S2、S时，R1与R2并联，电流表测 量干路电流，通过定值电阻R,的电流为I1= U 8V R200=0.4A, 由电流表的量程可知，干路的最大电流为0.6A, 则通过滑动变阻器的最大电流为I滑mx=I总 I1=0.6A-0.4A=0.2A,滑动变阻器接人电路 0.2A=40n. U8V 的最小电阻为Rm一I箱 此时电路中的总功率最大，最大总功率为 Pma =UImx=8V×0.6A=4.8W. 当滑动变阻器全部接入电路时，滑动变阻器接入电 路的阻值为50Ω，通过滑动变阻器的电流最小，总 电流最小，总功率最小，通过滑动变阻器的最小电 U 8V 3为1附mmR,5020.16A,电路中的最 总电流为I总min=I滑min十I1=0.16A+0.4A= 0.56A, 电路最小总功率为Pmim=UImin=8VX 0.56A=4.48W. 综上可知，滑动变阻器R2的电阻可调范围为40~升阶训练专题十七电功、电功率、 。通专题uw恤 1.某家用电辅热式平板太阳能热水器的铭牌上 标有“220V1000W”字样，图甲是其储水箱 水位探测电路原理图，其中电源电压为24V, ④为水位指示表（由量程为00.6A电流表 改成)，R。阻值为102，R,为压敏电阻，其阻 值与储水箱水深的关系如图乙所示， ↑R./2 30 270 240P 210 180 150 120 8 @30: 0 0.2 0.40.60.81.0hm 甲 (1)热水器正常加热时，电热丝电阻多大？若 阴雨天，将储水箱中50kg、30℃的水加热到 50℃，正常通电要多长时间？（若电热全部被 水箱中的水吸收且水无热损失) (2)当水位指示表指示储水箱水深为0.2m 时，探测电路中的电流多大？ 120 热量的综合计算（答案P17) A智能讲题 2.(潍坊中考)恒温箱广泛应用于医疗、科研、化 工等行业部门，如图所示为某恒温箱的工作原 理图.S为电源开关，通过控制温控开关S1可 实现“保温”“加热”两个挡位间的切换.电源电 压U=220V,R1、R2是电热丝，R1=4402, “加热”时恒温箱的电功率P加热=550W.将恒 温箱两气孔封闭，闭合开关S,S1置于“加热” 挡位，箱内温度从20℃升至设定的恒温温度， 用时130s,该段时间内的加热效率？=80%. 恒温箱的容积V=2m3,箱内空气密度p= 1.3kg/m3,箱内空气的比热容c=1.0× 103J/(kg·℃).求： (1)“保温”时恒温箱的电功率. (2)电热丝R2的阻值. (3)恒温箱的恒温温度 优+学案·课时通△ 3.（东营中考)小明家购置了一款多功能电暖器 如图甲所示，其内装有4kg导热油，转动旋钮 可实现高、中、低不同挡位之间的切换.图乙是 其内部电路原理图，其中四个发热电阻阻值 相同. 加湿盒 o220 Vo 衣架板 衣架管 意脚轮 甲 (1)电暖器低温挡工作时，开关应处于 (选填“1”“2”或“3”)位置 (2)已知中温挡额定功率为1000W,求电阻R 的阻值和高温挡的额定功率. (3)使用高温挡正常工作5min,导热油温度由 15℃升高到75℃.若消耗的电能有84%被导 热油吸收，求导热油的比热容 (4)根据所学的电学知识，请你提出一条安全 使用电暖器的建议. 4.新素材如图甲所示为小明家的电饭锅，铭牌 上附有中国能效标识，从铭牌上可知该电饭锅 能效等级为三级，额定电压为220V,加热功 率为1210W.电饭锅的简化电路图如图乙所 示，有加热和保温两挡，由开关S调节，其中 △九年级·全一册·物理HK R,和R2均为发热电阻，且阻值不随着温度的 变化而改变.求： 中双标识 33 额定电压220y 加热功率1210W 甲 发热电阻 单相电能表 R2 kW·h 06666 220V1020)A50Hz 3OO0r/kW·h) o220Vo- 乙 丙 (1)小明想利用如图丙所示的电能表测量电饭 锅的保温功率，他关闭家里的其他用电器，让 电饭锅处于“保温”状态下正常工作，观察到电 能表转盘在5min内转了22圈.则该电饭锅 的保温功率为多少？ (2)电阻R1、R2的阻值分别为多少？ (3)小明上网查询了解，国家标准中规定电饭 锅在该加热功率下正常工作时，三级能效的热 效率值（电热转化效率）范围为81%≤？< 86%.他用学过的知识对电饭锅进行测试：在 加热状态下，将温度为23℃、质量为2.2kg 的水加热到100℃，电饭锅正常工作用时 700s.已知c水=4.2×103J/(kg·℃)，请你通 过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是 否达到三级能效 121