6.2电能的量度（电功与电热的综合计算题）同步练习（含答案）

2021-2022学年华师大版科学电功与电热的综合计算题
一．选择题（共3小题）
1．如图所示，A、B、C、D四段电阻丝，粗细都相同，长度为A=C＜B=D，当电路两端电压相同时，在相同的时间内产生热量多的是（　　）
A．A电阻丝
B．B电阻丝
C．C电阻丝
D．D电阻丝
2．如图所示为一种新型电器﹣﹣无叶空气净化暖风器，兼具风扇、制暖和空气净化的功能，其制暖功率为2kW．如果要将一个普通卧室的温度从5℃提升到20℃，请估算该电器至少需要工作多长时间（不计热量损失，已知空气的密度约为1.3kg/m3，比热容约为1.0×103J/（kg?℃）（　　）
A．2min
B．7min
C．15min
D．20min
3．电风扇、电烙铁和电动机上都标有“220V
60W”字样，它们都在额定电压下工作相同时间，产生热量最多的是（　　）
A．一样多
B．电风扇
C．电动机
D．电烙铁
　
二．填空题（共3小题）
4．若某家庭使用功率为2000W，容积为100L的电热水器，加满水后，把初温是10℃的水加热到70℃，这些水需要吸收的热量是　　J，若该电热水器的效率为70%，则需要加热的时间为　　s．[c水=4.2×103J/（kg?℃）]。
5．如图是小宇家的电子式电能表。有一天他洗澡，关闭了家里其它用电器，只让家里标有“2000W”的电热淋浴器正常工作，发现电能表指示灯闪烁了600imp时。淋浴器内满箱水温从23℃升高到43℃，则消耗的电能是　　kW?h，通电时间是　　min；如果水吸收的这些热由完全燃烧0.021m3的天然气提供（q天然气=4.0×107J/m3
C水=4.2×103J/（kg?℃）不计热量的损失）；水箱内水的质量是　　kg；水箱内水内能的改变是通过　　实现的；在用电吹风吹干头发时，发现吹热风比吹冷风更容易让头发变干，这是由于　　。
6．为实现减排目标，南宁市已建成多个风力发电站。若某小型风力发电机平均每小时可发电5kW?h，合　　J，这些电能可使电功率为100W的照明灯连续正常工作　　h，这些电能相当于完全燃烧　　kg焦炭放出的热量（已知焦炭的热值为3.0×107J/kg）。
　
三．解答题（共8小题）
7．如图甲，是一种双向双动式和面机。主要结构为：一个带动搅拌器的电动机和一个带动料桶的电动机，在和面过程中二者交替工作，搅拌器正反搅拌。图乙是和面机正常工作时搅拌电机和料桶电机交替工作的“P﹣t”图象；表中是这个和面机的主要技术参数。小明将家里的其它用电器都关闭，他观察到和面机正常工作12min，家里标有“3000r/kW?h”字样的电能表转盘转过了480转。求：
额定电压
220V
额定频率
50Hz
搅拌电机功率
900W
料桶电机功率
（1）0﹣4min搅拌器的电动机工作，此时和面机的工作电流是多大？
（2）和面机正常工作，0﹣12min消耗了多少电能？
（3）此和面机的料桶电动机的功率多大？
8．有一个电水壶的铭牌如表所示。如图是电水壶的电路图，R为加热器，当温度较低时，温控开关S处于闭合状态，加热器加热。当水沸腾后，会自动断开进入保温状态。从而实现了自动温度开关控制。若加热器电阻阻值不随温度变化而改变，且此时的大气压为1标准大气压。则：
（1）电水壶正常工作时，其加热电阻的阻值是多大？
（2）若电水壶产生的热量全部被水吸收，现将一满壶23℃的水在标准大气压下烧开需要多长时间？[水的比热容c=4.2×103J/（kg?℃）]。
（3）当电水壶处于保温状态时，通过加热器的电流是1A，此时电阻R0的电功率是多少？
额定电压
220V
额定功率
2200W
水壶装水质量
5kg
频率
50Hz
9．家庭电路的电压是220V，某空调器处于制冷状态时的功率P1是2.2kW，送风状态时的功率P2是0.22kW，它们是交替运行的。现测得此空调器在某时段内的电功率随时间变化的关系如图所示。
（1）空调器在前5min内处于什么状态？此时通过它的电流是多少？
（2）在1h内，空调器将消耗的电能是多少度？
（3）若1h内空调器消耗电能的50%用于给电热水器加热10kg的初温20℃的温水，则可以使水温最高达到多少摄氏度？[已知水的比热容：4.2×103J/（kg?℃）]。
10．冬天，一杯热茶放着很快就会变凉，喝了会很不舒服，某厂家为此专门设计了一款如图甲所示是保温茶座，此保温茶座设定恒温为60℃的最佳温度，它是专为茶水、咖啡、牛奶等需要热饮特点的饮品而研制的配套用具，是简易杯、牛奶杯、咖啡杯等杯具的最佳保温配套产品。使用时，将杯子底放于保温茶座中间，按下保温茶座侧面的电源开关，电源指示灯亮，保温茶座进入工作状态。图乙是此保温茶座的内部电路图，下表是此保温茶座的技术参数。
型号
WT﹣B01
额定电压
220V
发热板额定功率
20W
（1）发热板R0正常工作时的电阻是多少？
（2）若指示L规格为“5V0.02W”，则指示电路的功率为多大？
（3）根据测算，茶具在工作时平均每分钟散失的热量相当于50g的水降低2℃所放出的热量，则每分钟茶具损失多少热量？正常工作时该茶具的热效率是多少？（指示电路消耗的电能忽略不计）
11．下表是某电热饮水机的铭牌数据，其电路原理图如图所示。该电热饮水机有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S0自动控制）。求：
热水箱容量
1L
加热时功率
2000W
额定电压
220V
保温时功率
44W
（1）当开关S闭合、S0断开时，饮水机的功率是多大？
（2）电阻R2的阻值是多少？
（3）若电热饮水机正常工作时电热器加热的效率为80%，将一满热水箱的水从20℃加热至100℃需要多长时间？[c水=4.2×103J/（kg?℃），ρ水=1.0×103kg/m3]
12．小丽家在厨房里安装了如图甲所示的某款电热水龙头。图乙是它的工作原理图，旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻的触点（当S旋到位置1，只接触1触点；当S旋到位置2，同时接触1、2触点，当S旋到位置3，同时接触2、3触点）。通过旋转手柄带动开关S，接通对应的电路，从而实现冷水、温水、热水之间的切换。当开关在1的位置时，水龙头放出冷水。定值电阻R1=R2=48.4Ω．请完成下列问题：
（1）当开关旋到位置2时，水龙头放出的水是　　（选填“温水”或“热水”）。
（2）当开关旋到位置3时，发热功率是　　W；如果产生的电热全部被水吸收，通电42秒，能使质量为1kg、25℃的水温度升高　　℃．[C水=4.2×103J/（kg?℃）]
13．如图是某品牌家用贮水式电热水器，装满水，其主要参数如表所示。某次加热，水吸收的热量为8.4×106J．已知ρ水=1.0×103Kg/m3，c水=4.2×103J/（Kg?℃）。
贮水式电热水器
型号
FCD﹣JTHQB50﹣Ⅲ
额定电压
220V
容积
50L
额定频率
50Hz
温度设定范围
35℃～75℃
额定功率
1500W
（1）水升高的温度；
（2）正常工作时，如果电热水器的热效率为80%，完成上述加热，需通电多长时间。
14．如图所示是翊童家新买的一款多功能电热锅，该电热锅有加热、定时、测温等多种功能，下表是该锅的部分参数，翊童想了解该锅的性能，于是他在锅里装了1kg温度为20℃的水，接入家庭电路，闭合开关，将这些水加热到100℃用了500s[c水=4.2×103J/（kg?℃）]，求：
型号
×××
额定电压
220V
额定功率
800W
额定容量
1.2L
（1）电热锅正常工作时的电阻。
（2）水吸收的热量。
（3）电热锅烧水时的热效率。
　
2021-2022学年华师大版科学电功与电热的综合计算题
参考答案与试题解析
　
一．选择题（共3小题）
1．解：电阻丝的粗细相同，由长度关系知：RA=RC＜RB=RD．第一个电路为串联电路，故电流相等，由W=I2Rt可得，WA＜WB。
C、D并在电路中，电压相等，故由W=得：WC＞WD，B、D电阻相等，
而电压D为220V，B因与A串在电路中，故D的电压大于B，故WD＞WB，
则有WC＞WD＞WB＞WA，故C消耗的电能最大，因为是纯电阻电路，故电能转化为内能。
故选：C。
　
2．解：一个普通卧室的空气体积约为V=6m×3m×3m=54m3，
空气质量m=ρ空气V=1.3kg/m3×54m3=70.2kg，
温度从5℃提升到20℃，吸收热量Q=cm△t=1.0×103J/（kg?℃）×70.2kg×（20℃﹣5℃）=1.053×106J
不计热量损失，W=Q=1.053×106J，
由P=可得，t===526.5s=8.775min，与B选项接近。
故选：B。
　
3．解：电风扇和电动机工作时消耗电能，大部分转化为机械能，少部分转化为内能；电烙铁工作时把电能全转化为内能；
∵它们都在额定电压下工作
∴P=P额，实际功率P相同，
∵W=Pt，
∴工作时间相同时，三个用电器消耗的电能相同，
又∵只有电烙铁把电能全转化内能，
∴电烙铁产生的热量最多。
故选：D。
　
二．填空题（共3小题）
4．解：（1）将该电热水器装满水，由ρ=可得水的质量：
m=ρV=1×103kg/m3×100×10﹣3m3=100kg。
使水温由10℃升高到70℃，水需要吸收热量为：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×100kg×（70℃﹣10℃）=2.52×107J。
（2）该电热水器的效率为70%，即电热丝所产生热量的70%被水吸收，
则电热丝正常工作时所产生热量：Q放===3.6×107J。
热水器消耗的电能W=Q放=3.6×107J：
由P=可得需要的时间：
t===1.8×104s。
故答案为：2.52×107；1.8×104。
　
5．解：3000imp/kW?h表示电能表指示灯每闪烁1次，电路中消耗kW?h的电能，
指示灯闪烁600次，电路消耗电能为：W=600×kW?h=0.2kW?h；
由W=Pt可知，通电时间：t===0.1h=6min；
完全燃烧天然气放出的热量：
Q放=Vq=0.021m3×4.0×107J/m3=8.4×105J；
由题知，不计热量损失，则Q吸=cm水△t=Q放=8.4×105J，
水的质量：
m水===10kg。
水箱内水内能的改变是通过热传递方式实现的；
在用电吹风吹干头发时，是由于水的蒸发过程，而热风的温度比冷风温度高，因此吹热风比吹冷风更容易让头发变干。
故答案为：0.2；6；10；热传递；热风的温度比冷风温度高。
　
6．解：5kW?h=5×3.6×106J=1.8×107J；
由W=Pt可得，这些电能可使电功率为100W的照明灯连续正常工作的时间：
t===1.8×105s=50h；
由W=Q=mq得：
m===0.6kg。
故答案为：1.8×107；50；0.6。
　
三．解答题（共8小题）
7．解：（1）由P=UI可得，和面机的工作电流：I==≈4.09A；
（2）和面机正常工作，0﹣12min消耗的电能：W总=kW?h=0.16kW?h=5.76×105J；
（3）搅拌电机消耗的电能：
W搅=P搅t1=900W×8×60s=4.32×105J；
料桶电机消耗的电能：W料=W总﹣W搅=5.76×105J﹣4.32×105J=1.44×105J；
料桶电机的功率：P料===600W。
答：（1）0﹣4min搅拌器的电动机工作，此时和面机的工作电流是4.09A；
（2）和面机正常工作，0﹣12min消耗了5.76×105J的电能；
（3）此和面机的料桶电动机的功率600W。
　
8．解：（1）由P=得，电水壶正常工作时，加热电阻的阻值：
R===22Ω；
（2）标准大气压下水的沸点是100℃，水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg?℃）×5kg×（100℃﹣23℃）=1.617×106J，
由于电水壶产生的热量全部被水吸收，则W=Q吸=1.617×106J，
由P=得加热时间：t===735s；
（3）当S断开时，R与R0串联，处于保温状态，
由欧姆定律可得，R两端的电压：UR=IR=1A×22Ω=22V，
由串联电路中总电压等于各分电压之和可知：R0的电压：U0=U﹣UR=220V﹣22V=198V，
此时电阻R0的电功率：P0=U0I=198V×1A=198W。
答：（1）电水壶正常工作时，其加热电阻的阻值是22Ω；
（2）若电水壶产生的热量全部被水吸收，现将一满壶23℃的水在标准大气压下烧开需要735s；
（3）当电水壶处于保温状态时，通过加热器的电流是1A，此时电阻R0的电功率是198W。
　
9．解：（1）由图可知：空调在前5min内，其功率为
P2=0.22kW，因此此时空调处于送风状态；
此时通过它的电流：I===1A。
（2）由图可知：1h内制冷时间：t1=40min=h，t2=20min=h；
则空调消耗的电能：W=P1t1+P2t2=2.2kW×h+0.22kW×h=1.54kW?h。
（3）由题知，水吸收的热量：
Q吸=W×50%=1.54kW?h×50%=1.54×3.6×106J×50%=2.772×106J，
Q吸=cm△t，
△t===66℃，
t=t0+△t=20℃+66℃=86℃。
答：（1）空调器在前5min
内处于送风状态；此时通过它的电流是1A；
（2）在1h内，空调器将消耗的电能是1.54度；
（3）可以使水温最高达到86℃。
　
10．解：（1）由P=可得，发热板R0的电阻：
R0===2420Ω；
（2）指示电路灯泡正常工作，根据P=UI可得该支路的电流：
I===0.004A，
∵并联电路中各支路两端的电压相等，
∴指示电路的功率：
P指示=UI=220V×0.004A=0.88W；
（3）茶具每分钟散失的电能：
Q散=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×50×10﹣3kg×2℃=420J，
每分钟消耗的电能：
W=Pt=20W×60s=1200J，
正常工作时该茶具的热效率：
η=×100%=×100%=×100%=65%。
答：（1）发热板R0正常工作时的电阻是2420Ω；
（2）指示电路的功率为0.88W；
（3）正常工作时该茶具的热效率是65%。
　
11．解：（1）由图可知，当两开关都闭合时，两电阻并联；
当开关S闭合、开关S0断开时，只有R2工作，由电阻越并越小、总电阻小于任何一个分电阻可知，此时电路的电阻最大，根据P=可知此时饮水机的功率最小，处于保温状态，则它的功率是44W；
（2）饮水机处于保温状态时，电路为R2的简单电路，
由P=可得，电阻R2的阻值：
R2===1100Ω；
（3）一满热水箱中水的体积：
V=1L=1dm3=1×10﹣3m3，
由ρ=可得，水的质量：
m=ρV=1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3=1kg，
水所需吸收热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（100℃﹣20℃）=3.36×105J，
由η=×100%可得，消耗的电能：
W===4.2×105J，
由P=可得，需要的加热时间：
t′===210s。
答：（1）当开关S闭合，开关S0断开时，饮水机的功率是44W；
（2）电阻R2的阻值是1100Ω；
（3）将一满热水箱的水从20℃加热至100℃需要210s。
　
12．解：（1）由电路图可知，当S旋到位置2时，电路为R1的简单电路，电路中的总电阻最大（比并联的总电阻大），由P=可知，电路的总功率较小，水龙头放出温水；
（2）当开关旋到位置3时，R1与R2并联，电路中的总电阻最小，总功率最大，水龙头放出的为热水，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，电路的发热功率：
P=P1+P2=+=+=2000W；
由P=可得，通电42s电热水龙头产生的热量：
Q=W=Pt=2000W×42s=84000J，
如果产生的电热全部被水吸收，则水吸收的热量：
Q吸=Q=84000J，
由Q吸=cm△t可得，水升高的温度：
△t===20℃。
故答案为：（1）温水；（2）2000；20。
　
13．解：（1）由ρ=可得水的质量为m=ρV=1.0×103Kg/m3×50×10﹣3
m3=50kg；
根据Q=cm△t可得△t===40℃；
（2）根据η=可得消耗的电能为W===1.05×107J，
由P=则t===7×103s。
答：（1）水升高的温度40℃；
（2）正常工作时，如果电热水器的热效率为80%，完成上述加热，需通电7×103s。
　
14．解：（1）由P=可得：
R===60.5Ω；
（2）水吸收的热量为：Q=cm（t﹣t0）
=4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（100℃﹣20℃）
=3.36×105J
（3）加热过程消耗的电能为：W=Pt=800W×500s=4×105J，
则热效率为：η=×100%=×100%=84%。
（1）电热锅正常工作时的电阻60.5Ω。
（2）水吸收的热量3.36×105J。
（3）电热锅烧水时的热效率84%。