【卷06】 专项训练二 电热效率的计算——2021～2022学年九年级物理下册同步作业练习（含解析）

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第十八章 电功率
专项训练二 电热效率的计算
1.小梦家有一个恒温电水壶,表中为部分参数。求解下列问题：[ρ水＝1.0×103kg/m3,c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
(1)在标准大气压下,把一壶20℃的水加热到沸腾,水吸收的热量是多少？
(2)电水壶正常工作5min,正好使壶中的水沸腾,此时消耗的电能是多少？
(3)电水壶的加热效率是多少？(结果精确到0.1%)
2.如图甲所示的多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能,深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶的简化电路图,下表是养生壶的一些参数。[ρ水＝1.0×103kg/m3,c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
(1)开关S1、S2处于什么状态时,养生壶为低温挡,说明判断依据；
(2)求R1的阻值；
(3)养生壶处于高温挡工作时,求电路中的电流大小；
(4)在标准大气压下,使用高温挡将初温是12℃的一壶水烧开,若养生壶高温挡的加热效率为80%,求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。
3.如图甲所示是小梦家乔迁新居时妈妈买的电炒锅。小梦通过其铭牌得知该电炒锅具有加热和保温两个挡位,由温控开关S1控制,其中加热挡的功率为1100W,保温挡的功率不小心划了模糊不清。已知其内部电路如图乙所示,R2＝4R1。小梦家的电能表如图丙所示。求解下列问题：[ρ水＝1.0×103kg/m3,c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
(1)该电炒锅处于保温挡时,电路中的电流是多少？
(2)若用该电炒锅在额定电压下将1.1L、20℃的水烧开(标准大气压下),加热效率为80%,求该电炒锅消耗的电能是多少？
(3)若小梦在烧水时将家中的其余用电器全部关闭,发现电能表的转盘2min转过了100圈,求该电炒锅的实际加热功率是多少？(结果精确到1W)
4.豆浆机的内部电路是由额定电压均为220V、额定功率分别为200W的粉碎打浆电动机和1100W的加热豆浆的电热丝组成。小明选取黄豆、水等原料共2.5kg,闭合豆浆机的总开关,记录并绘制了电热丝和电动机在各自定时开关S1和S2的控制下交替工作时的数据,如图所示,已知豆浆的比热容c＝4.0×103J/(kg·℃)。求：(解答A和B两组问题)
A.(1)电热丝的电阻；
(2)若整个制作过程中,电热丝将豆浆从20℃加热到80℃,豆浆吸收的热量。
B.(1)正常制作一次热豆浆,豆浆机消耗的电能；
(2)若电热丝的加热效率为80%,则一次制作中电热丝消耗的电能可以使豆浆升高的温度；
(3)在下列方框内将豆浆机的内部电路图补画完整。
《参考答案及解析》
专题训练二 电热效率的计算
1.解：(1)由ρ＝可得,水的质量
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1.5×103m3＝1.5kg,
水吸收的热量
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/(kg·℃)×1.5kg×(100℃-20℃)＝5.04×105J。
(2)由P=可得,电水壶正常工作5min消耗的电能
W＝Pt＝1800W×5×60s＝5.4×105J。
(3)电水壶的加热效率
η＝＝≈0.933＝93.3%。
2.解：(1)由图乙可知,当开关S1断开,S2接A时,电阻R1、R2串联,
电路中的总电阻最大,由P＝UI和I＝可得P＝,
可知总功率最小,此时为低温挡。
(2)当S2接A,S1闭合时,R2被短路,只有电阻R1接入电路,此时
养生壶处于中温挡。由P＝UI和I＝可得R=,则
R1＝＝＝88Ω。
(3)当开关S1闭合,S2接B时,电阻R1、R2并联,此时养生壶为
高温挡。由P＝UI得,养生壶在高温挡工作时电路中的电流
I高＝＝＝5A。
(4)由ρ＝可得,水的质量
m＝ρ水V＝1×103kg/m3×1×10-3m3＝1kg,
水吸收的热量Q吸＝c水m(t-t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-12℃)＝3.696×105J,
由η＝和P=得,烧开一壶水需要的时间
t＝＝＝420s
3.解：(1)开关S、S1均闭合时,电路为R1的基本电路,此时电炒
锅处于加热档；只闭合开关S时,R1、R2串联,此时电炒锅处于
保温挡。
只闭合开关S时,由P＝UI和I＝可得R=,R1的阻值
R1＝ ＝＝44Ω,R2＝4R1＝4×44Ω＝176Ω。
电炒锅处于保温挡时,电路中的电流
I＝＝
＝1A。
(2)由ρ＝可得,水的质量
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1.1×10-3m3＝1.1kg,
水吸收的热量
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/(kg·℃)×1.1kg×(100℃-20℃)＝3.696×105J。
由η＝可得,电炒锅消耗的电能
W＝＝
＝4.62×105J。
(3)2min内电炒锅消耗的电能
W′＝kW·h＝kW·h,
电炒锅的实际加热功率P＝＝≈0.993kW＝993W。
4.解：A.(1)由P＝UI和I＝可得R=
,电热丝的阻值
R＝ ＝＝44Ω。
(2)豆浆吸收的热量
Q吸＝cm△t＝4.0×103J/(kg·℃)×2.5kg×(80℃-20℃)＝6×105J。
B.(1)豆浆机正常制作一次热豆浆,电热丝的工作时间为11min,
电动机的工作时间为2min。豆浆机正常制作一次热豆浆,电
热丝消耗的电能
W电热丝＝P电热丝t1＝1100W×11×60s＝7.26×105J,
电动机消耗的电能
W电动机＝P电动机t2＝200W×2×60s＝2.4×104J,
一共消耗的电能
W＝W电热丝+W电动机＝7.26×105J+2.4×104J＝7.5×105J。
(2)由η＝
可得,正常制作一次热豆浆,豆浆吸收的热量
Q吸′＝ηW电热丝＝80%×7.26×105J＝5.808×105J,
由Q吸＝cm△t可得,豆浆升高的温度
△t′＝＝＝58.08℃。
(3)如图所示
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