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九年级上册 第三章 能量的转化与守恒 计算题精选（二）
本练习训练范围：3.5-3.6部分
参考答案
一．比热容的概念及其计算（共1小题）
1．【答案】见试题解答内容
【解答】解：
（1）太阳能热水器内的水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×100kg×（30℃﹣20℃）＝4.2×106J；
（2）已知太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%，则接收的太阳能：
W＝＝＝8.4×106J，
由P＝可得，水由20℃升温到30℃所用时间：
t＝＝＝＝3500s。
答：（1）在上述过程中太阳能热水器内的水吸收热量时4.2×106J；
（2）使水由20℃升温到30℃所用时间t是3500s。
二．热机（共1小题）
2．【答案】（1）③①④②；（2）匀速行驶过程中，牵引力做的功是1.38×108J；功率为92000W；
（3）汽油完全燃烧所能释放的能量转化为汽车克服阻力做功的效率是25%。
【解答】解：
（1）①中的两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是第二冲程；
②中的排气阀打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四冲程；
③中的进气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一冲程；
④中的两个气阀都关闭，活塞向下运动，所以为做功冲程，是第三冲程；
故排序为：③①④②；
（2）汽车牵引力做的功：
W＝Fs＝3000N×4.6×104m＝1.38×108J；
牵引力做的功率：
P＝＝＝92000W；
（3）汽车消耗汽油12kg放出的能量：
Q放＝mq＝12kg×4.6×107J/kg＝5.52×108J，
汽油完全燃烧所能释放的能量转化为汽车克服阻力做功的效率：
η＝×100%＝×100%＝25%。
故答案为：（1）③①④②；（2）匀速行驶过程中，牵引力做的功是1.38×108J；功率为92000W；
（3）汽油完全燃烧所能释放的能量转化为汽车克服阻力做功的效率是25%。
三．热量的计算（共3小题）
3．【答案】铁块吸收了1.84×105J的热量；这些热量如果全部被质量为20千克的砂石吸收，则砂石的温度可升高10℃。
【解答】解：
（1）Q铁吸＝c铁mΔt＝c铁m（t﹣t0）
＝0.46×103J/（kg ℃）×2kg×（210℃﹣10℃）
＝1.84×105J；
（2）由题知：Q砂吸＝Q铁吸＝1.84×105J，
因为Q砂吸＝c砂石m′Δt′，
Δt′＝＝＝10℃。
答：铁块吸收了1.84×105J的热量；这些热量如果全部被质量为20千克的砂石吸收，则砂石的温度可升高10℃。
4．【答案】见试题解答内容
【解答】解：（1）水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×30kg×（80℃﹣14℃）＝8.316×106J；
（2）天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝Vq＝0.3 m3×4×107J/m3＝1.2×107J；
该热水器烧水的效率为：η＝×100%＝×100%＝69.3%。
答：（1）水吸收的热量是8.316×106J；
（2）该热水器烧水的效率是69.3%。
5．【答案】（1）小宁对活塞做功6J；
（2）0.001千克乙醚温度从10℃升高到着火点至少需要吸收270J的热量；
（3）小宁的实验没有成功原因是做功太少，乙醚升温太小，远远达不到着火点温度。
【解答】解：（1）小宁同学用平均为50牛的力将活塞压下12厘米，推力所做的功为：
W＝Fs＝50N×0.12m＝6J；
（2）0.001千克乙醚温度从10℃升高到着火点至少需要吸收的热量：
Q＝cmΔt＝1.8×103J/（kg ℃）×0.001kg×（160℃﹣10℃）＝270J；
（3）实验中小宁没有看到棉花燃烧的现象，是因为做功太少，乙醚升温太小，远远达不到着火点温度。
答：（1）小宁对活塞做功6J；
（2）0.001千克乙醚温度从10℃升高到着火点至少需要吸收270J的热量；
（3）小宁的实验没有成功原因是做功太少，乙醚升温太小，远远达不到着火点温度。
四．燃料的热值（共5小题）
6．【答案】见试题解答内容
【解答】解：
（1）水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×5℃＝2.1×104J。
（2）页岩气样品所释放的热量：
Q放＝＝＝3×104J；
（3）1L＝1dm3＝1×10﹣3m3，所以该页岩气样品的热值：
q＝＝＝3×107J/m3。
答：
（1）检测过程中，水吸收的热量是2.1×104J；
（2）检测过程中，页岩气样品所释放的热量是3×104J；
（3）该页岩气样品的热值是3×107J/m3。
7．【答案】（1）0.02m3的天然气完全燃烧所放出的热量为1.68×106J；
（2）水壶中水吸收的热量6.72×105J；
（3）水壶中水的质量为2kg。
【解答】解：（1）天然气完全燃烧放出的热量：
Q放＝Vq＝0.02m3×8.4×107J/m3＝1.68×106J；
（2）由η＝得水吸收的热量：
Q吸＝ηQ放＝40%×1.68×106J＝6.72×105J；
（3）在一个标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温t＝100℃，
由Q吸＝cm（t﹣t0）得水的质量：
m＝＝＝2kg。
答：（1）0.02m3的天然气完全燃烧所放出的热量为1.68×106J；
（2）水壶中水吸收的热量6.72×105J；
（3）水壶中水的质量为2kg。
8．【答案】（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出4.2×107J热量；
（2）水的末温是40℃；
（3）这些热量能让该汽车匀速行驶150s
【解答】解：（1）0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：Q放＝mq氢＝0.3kg×1.4×108J/kg＝4.2×107J；
（2）水吸收的热量：Q吸＝Q放＝4.2×107J，
由Q吸＝cmΔt得水升高温度：Δt＝＝＝25℃；水的末温为：t'＝15℃+25℃＝40℃
（3）由题知汽车所做的功：W＝ηQ放＝50%×4.2×107J＝2.1×107J，
由P＝得汽车行驶时间：t＝＝＝150s。
答：（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出4.2×107J热量；
（2）水的末温是40℃；
（3）这些热量能让该汽车匀速行驶150s。
9．【答案】（1）该战车的重力为2.65×105N；
（2）该战车停在水平地面时对地面的压强为5.3×104Pa；
（3）该战车在此次任务中消耗燃油600L，这些燃油完全燃烧放出的热量是2.193×1010J。
【解答】解：（1）该战车的重力G＝mg＝26.5×103kg×10N/kg＝2.65×105N；
（2）战车停在水平地面时对地面的压力：F＝G＝2.65×105N，
战车对地面的压强：p＝＝＝5.3×104Pa；
（3）根据密度公式ρ＝得，消耗燃油的质量：
m燃油＝ρ燃油V＝0.85×103kg/m3×600×10﹣3m3＝510kg，
燃油完全燃观放出的热量为：
Q放＝m燃油q燃油＝510kg×4.3×107J/kg＝2.193×1010J。
答：（1）该战车的重力为2.65×105N；
（2）该战车停在水平地面时对地面的压强为5.3×104Pa；
（3）该战车在此次任务中消耗燃油600L，这些燃油完全燃烧放出的热量是2.193×1010J。
10．【答案】（1）热水器中水吸收了8.4×106J热量；
（2）热水器的效率是40%。
（3）完全燃烧煤气的质量是0.2kg。
【解答】解：（1）热水器中的水吸收的热量：
Q＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×100kg×（40℃﹣20℃）＝8.4×106J；
（2）热水器5小时内接收的太阳能：
E＝4.2×106J/h×5h＝2.1×107J；
热水器的效率：
η＝×100%＝×100%＝40%；
（3）煤气燃烧放出的热量全部被水吸收，即Q放＝Q吸＝8.4×106J，
由Q＝mq可知完全燃烧煤气的质量：
m′＝＝＝0.2kg。
答：（1）热水器中水吸收了8.4×106J热量；
（2）热水器的效率是40%。
（3）完全燃烧煤气的质量是0.2kg。
五．电功与电热的综合计算（共3小题）
11．【答案】见试题解答内容
【解答】解：（1）①S1 闭合时，当 S2 接B时，两电阻并联；
②当开关 S1 闭合，S2 接 A时，R2短路，只有电阻R1接入电路；
③当开关 S1 断开，S2 接 A时，R1、R2两电阻串联（串联电阻大于其中任一电阻）；
①中，两电阻并联，因并联的电阻小于其中任一电阻，根据P＝，功率最大，为高温挡；
（2）③中，当开关 S1 断开，S2 接 A时，R1、R2串联，总电阻最大，养生壶处于低温挡；
根据P＝UI可得电路中的电流大小：
I低＝＝＝1.25A；
（3）当开关 S1 闭合，S2 接 A时，为R1的简单电路，为中温挡，根据P＝可得：
R1＝＝＝88Ω；
（4）根据ρ＝得1L水的质量：
m＝ρV＝1×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，
在一标准大气压下水的沸点为100℃，将初温是12℃的一壶水烧开，水吸收的热量：
Q 吸＝cmΔt＝4.2×103 J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣12℃）＝3.696×105 J，
已知养生壶高温挡加热效率为80%，即η＝＝×100%，
烧开一壶水需要的时间为：
t＝＝＝420s。
答：（1）S1 闭合时，当 S2 接B时，两电阻并联，电路的电阻最小，根据P＝，电路的功率最大，为高温挡；
（2）养生壶处于低温挡工作时，电路中的电流大小为1.25A；
（3）R1的阻值为88Ω；
（4）水吸收的热量为3.696×105 J；烧开一壶水需要的时间为420s。
12．【答案】（1）低温挡正常工作时，流过电阻R2的电流0.88A；
（2）高温挡正常工作时，电阻R1、R2消耗的总功率为1210W；
（3）一次炸熟200g薯条需要吸收的热量为1.089×105J；
（4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，烹制一次薯条需要的时间为120s。
【解答】解：（1）因并联电路两端电压相等，串联电路的总电阻等于各分电阻之和，所以低温挡正常工作时，通过电阻R2的电流：I＝＝＝0.88A；
（2）2）高温挡正常工作时，开关S1闭合，开关S接b端，R1、R2并联，
则P1＝＝＝968W，P2＝＝＝242W；
总功率：P＝P1+P2＝968W+242W＝1210W；
（3）薯条质量m＝200g＝0.2kg，
薯条吸收的热量；Q吸＝c薯条m（t﹣t0）＝3.63×103J/（kg ℃）×0.2kg×（170℃﹣20℃）＝1.089×105J；
（4）根据η＝可得，需要消耗的电能：W＝＝＝1.452×105J；
若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，由P＝可得，加热时间：t＝＝＝120s。
答：（1）低温挡正常工作时，流过电阻R2的电流0.88A；
（2）高温挡正常工作时，电阻R1、R2消耗的总功率为1210W；
（3）一次炸熟200g薯条需要吸收的热量为1.089×105J；
（4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，烹制一次薯条需要的时间为120s。
13．【答案】（1）A；（2）1；
（3）切换开关打到“3”位置时，电路工作1分钟消耗的电能为3×104J；
（4）高温工作状态时，将5千克的茶青由20℃加热到70℃需要750s。
【解答】解：（1）A、茶多酚由C、H、O三种元素组成的，故A正确；
B、茶多酚是由茶多酚分子构成的，1个茶多酚分子由22个碳原子、18个氢原子和11个氧原子构成的，故B错误；
C、茶多酚中碳、氢和氧三种元素的质量之比为（12×22）：（1×18）：（16×11）≠22：18：11，故C错误；
D、相对分子质量单位是“1”，不是“克”，常常省略不写，故D错误。
故选：A；
（2）由题意可知，R1＞R2，由P＝知切换开关连接触点4是关、切换开关连接触点1是高温挡、切换开关连接触点2自动挡、切换开关连接触点3低温挡；
（3）切换开关打到“3”位置时，电路为R1的简单电路，电路工作1分钟消耗的电能：
W1＝UI1t＝t＝×1×60s＝3×104J；
（4）茶叶吸收的热量：
Q吸＝c茶叶m（t﹣t0）＝3.6×103J/（kg ℃）×5kg×（70℃﹣20℃）＝9×105J；
由η＝可得消耗的电能：
W＝＝1.5×106J，
高温工作的功率为：
P高＝＝＝2×103W，
由P＝得需要的加热时间：
t′＝＝＝750s。
答：（1）A；（2）1；
（3）切换开关打到“3”位置时，电路工作1分钟消耗的电能为3×104J；
（4）高温工作状态时，将5千克的茶青由20℃加热到70℃需要750s。
六．电功与电能（共6小题）
14．【答案】见试题解答内容
【解答】解：
（1）由图乙知，高挡功率P高＝660W＝0.66kW，t1＝10min＝h；
低挡功率P低＝220W＝0.22kW，t2＝20min＝h＝h；
30min内电路消耗的总电能：
W＝W1+W2＝P高t1+P低t2
＝0.66kW×h+0.22kW×h
＝kW h＝×3.6×106J
＝6.6×105J；
（2）由图甲可知，当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，电路中电阻较小，由P＝可知，电功率较大，为“高挡”；
当S1闭合、S2断开时，电路中只有R1，电路中电阻较大，由P＝可知，电功率较小，为“低挡”；
由P＝UI可得通过R1的电流：
I1＝＝＝1A；
（3）从“低挡”到“高挡”，只是并联了R2，电源电压不变，R1的功率不变，则R2的功率：
P2＝P高﹣P低＝660W﹣220W＝440W，
由P＝可得：
R2＝＝＝110Ω。
答：（1）30min内电路消耗的总电能为6.6×105J；
（2）饮水机工作时，通过电阻R1的电流为1A；
（3）电阻R2的阻值110Ω。
15．【答案】（1）减小；（2）0.04；（3）电阻R2的阻值为193.6Ω；（4）消耗电能为1.4kW h。
【解答】解：（1）由图乙可知热敏电阻R3阻值随温度升高而减小；
（2）热敏电阻R3温度达到100℃时，衔铁被吸下，由图乙可知此时热敏电阻R3的阻值为50Ω，
此时控制电路中的总电阻为：R＝R0+R3＝100Ω+50Ω＝150Ω，
所以控制电路衔铁被吸下的最小电流为：I＝＝＝0.04A；
（3）在工作电路中，衔铁未被吸下，工作电路转为加热状态，此时为R1的简单电路，
则R1的电阻为：R1＝＝＝48.4Ω；
衔铁被吸下，工作电路转为保温状态，此时R1与R2串联，
此时电路中的总电阻为：R'＝＝＝242Ω，
所以电阻R2的阻值为：R2＝R'﹣R1＝242Ω﹣48.4Ω＝193.6Ω；
（4）电炖锅加热1小时消耗的电能：
W1＝P加t1＝1kW×1h＝1kW h，
电炖锅保温2小时消耗的电能：
W2＝P保t2＝0.2kW×2h＝0.4kW h，
则这次炖煮共消耗了的电能：
W＝W1+W2＝1kW h+0.4kW h＝1.4kW h。
故答案为：（1）减小；（2）0.04；（3）电阻R2的阻值为193.6Ω；（4）消耗电能为1.4kW h。
16．【答案】（1）R1；
（2）当气压较低时，电阻变小，由欧姆定律I＝，电路的电流变大，电磁铁对衔铁的吸引力变大，动触头与静触头连接，电动机连入电路中，开始充气；
当气压增大时，电阻增大，由欧姆定律，电路的电流变小，电磁铁对衔铁的吸引力变小，在弹簧弹力的作用下，静触头与动触头分离，充气停止；
（3）该充气城堡运行一天（按24小时算）消耗的电能5.76×106J。
【解答】解：
（1）在A处添加一个阻值随气压变化的电阻，使得气压较低时充气，即应将电动机连入电路中（此时电磁铁对衔铁的吸引力变大，动触头与静触头连接）；要求气压大时气压大时停止充气（动触头和静触头分离，电动机没有连入电路中），说明电磁铁的磁性减弱，即通过电磁铁的电流减小，由欧姆定律可知气敏电阻的阻值变大，所以应选择图丙中的R1；
（2）当气压较低时，电阻变小，由欧姆定律I＝，电路的电流变大，电磁铁对衔铁的吸引力变大，动触头与静触头连接，电动机连入电路中，开始充气；
当气压增大时，电阻增大，由欧姆定律，电路的电流变小，电磁铁对衔铁的吸引力变小，在弹簧弹力的作用下，静触头与动触头分离，充气停止；
（3）由图丙知，15min充气机充气5min，故1h内充气机充气20min，若充气机的功率为200W，1天内充气机消耗的电能：W＝Pt＝200W×24×20×60s＝5.76×106J。
故答案为：（1）R1；
（2）当气压较低时，电阻变小，由欧姆定律I＝，电路的电流变大，电磁铁对衔铁的吸引力变大，动触头与静触头连接，电动机连入电路中，开始充气；
当气压增大时，电阻增大，由欧姆定律，电路的电流变小，电磁铁对衔铁的吸引力变小，在弹簧弹力的作用下，静触头与动触头分离，充气停止；
（3）该充气城堡运行一天（按24小时算）消耗的电能5.76×106J。
17．【答案】（1）此时通过红灯的电流2A；
（2）25～30s内红灯和绿灯消耗的总电能2000J。
【解答】解：（1）第10s红灯两端的电压为100V，红灯的功率为P红＝200W，
由P＝UI可得，
此时通过红灯的电流为：I红＝＝＝2A，
（2）由图甲可知，红灯和绿灯在25～30秒内的功率都为200W，则总功率为：P总＝200W+200W＝400W，
红灯和绿灯消耗的总电能为：W总＝P总t＝400W×5s＝2000J。
答：（1）此时通过红灯的电流2A；
（2）25～30s内红灯和绿灯消耗的总电能2000J。
18．【答案】（1）1.44×108J；（2）414kg；（3）1.08×108J；（4）污染小，能源利用率高。
【解答】（1）电动机效率为80%，则输出功率为：P输出＝P输入η＝100×103W×80%＝8×104W；根据P＝Fv可知，牵引力为：F＝＝＝4800N，汽车0.5h行驶的路程s＝vt＝60km/h×0.5h＝30km＝30000m，则牵引力做的功W＝Fs＝4800N×30000m＝1.44×108J；
（2）在0.5h内该车行驶的距离：S＝Vt＝60km/h×0.5h＝30km，消耗电能：W＝30km×13.8kW h/km＝414kW h；消耗1kW h的电能相当于排放1.00kg的CO2，故排放的CO2质量为414kg；
（3）已知快充功率P＝60kW＝60000W，时间t＝0.5h＝1800s，利用P＝计算所消耗的电能W＝Pt＝60000W×1800s＝1.08×108J；
（4）与传统的燃油汽车相比，电动汽车污染小，能源利用率高。
故答案为：（1）1.44×108J；（2）414kg；（3）1.08×108J；（4）污染小，能源利用率高。
19．【答案】（1）变小；
（2）本次测试中电热丝消耗的总电能为6×104J；
（3）选择电阻c与a并联接入电路；43℃。
【解答】解：（1）分析表中数据可知当温度升高时，热敏电阻Ra的阻值变小；
（2）串联电路总电阻大于任一分电阻，并联电路总电阻小于任一分电阻，根据P＝可知低功率工作时两电阻串联，高功率工作时，两电阻并联，
串联电路总电阻等于各部分电阻之和，则两电阻串联时R＝R1+R2＝1210Ω+1210Ω＝2420Ω，
低功率工作时消耗的电能：W1＝t＝×10×60s＝1.2×104J，
高功率工作时消耗的电能：W2＝t+t＝×10×60s+×10×60s＝4.8×104J，
本次测试中电热丝消耗的总电能为：W＝W1+W2＝1.2×104J+4.8×104J＝6×104J；
（3）当通过电磁铁的电流达到0.05安时，低功率工作模式，根据欧姆定律可知此时控制电路总电阻：R总＝＝＝120Ω，
当通过电磁铁的电流达到0.04安时，高功率工作模式，根据欧姆定律可知此时控制电路总电阻：R总1＝＝＝150Ω，
人离开后，坐垫始终低功率工作，所以应该选择力敏电阻的阻值随压力的减小而减小，500N时力敏电阻的阻值最小为300Ω，
比较可知选择电阻c与a并联接入电路，
此时热敏电阻接入电路的阻值Ra＝＝＝200Ω，
由表格可知此时的温度为43℃。
答：（1）变小；
（2）本次测试中电热丝消耗的总电能为6×104J；
（3）选择电阻c与a并联接入电路；43℃。
七．电功率的计算（共16小题）
20．【答案】（1）R1的电阻值为50Ω。
（2）当开关S1、S2均闭合时，为高温挡，此时电路中的总电流为9.9A。
【解答】解：（1）当开关S1闭合、S2断开时，只有R1接入电路，且I1＝4.4A，
则R1的电阻值：R1＝＝＝50Ω；
（2）当开关S1、S2均闭合时，两个电阻并联，
因并联电路中各支路互不影响，则通过R1的电流不变，仍然为4.4A，
并联电路中各支路两端的电压相等，则通过R2的电流：I2＝＝＝5.5A，
根据并联的电流特点可知，此时电路中的总电流：I＝I1+I2＝4.4A+5.5A＝9.9A。
答：（1）R1的电阻值为50Ω。
（2）当开关S1、S2均闭合时，为高温挡，此时电路中的总电流为9.9A。
21．【答案】（1）高温挡；（2）R1＝48.4Ω；R2＝61.6Ω；（3）10560J。
【解答】解：（1）由电路图可知，当S闭合，R2短路，则R1单独接入电路，根据P＝，当电压一定时，电阻越小，则电功率越大，故此时处于高温挡；
（2）高温挡时，电阻R1的阻值R1＝＝＝44Ω；
低温挡时，电阻R1和R2串联的总电阻R总＝＝＝110Ω；
R2＝R总﹣R1＝110Ω﹣44Ω＝66Ω；
（3）低温挡时，I＝＝＝2A，则1分钟R1消耗的电能Q＝I2R1t＝（2A）2×44Ω×60s＝10560J；
故答案为：（1）高温挡；（2）R1＝44Ω；R2＝66Ω；（3）10560J。
22．【答案】（1）1、2；
（2）水龙头在温水挡正常工作时的电流为5A；
（3）水龙头在热水挡正常工作时的功率为3300W。
【解答】解：（1）当开关S接触1、2触点时，电路不通电，电热丝不工作，水龙头放出的是冷水；
当开关S接触2、3触点时，电路中只有R2电热丝工作，此时的电功率较小，水龙头处于温水挡，
水龙头在温水挡正常工作时的电流：I＝＝＝5A；
当开关S接触3、4触点时，电热丝R1、R2并联接入电路，并联电路总电阻小于任一分电阻，根据P＝可知此时的电功率最大，水龙头处于热水挡，
并联电路各支路两端电压相等，水龙头在热水挡正常工作时的功率：P′＝＝＝3300W。
答：（1）1、2；
（2）水龙头在温水挡正常工作时的电流为5A；
（3）水龙头在热水挡正常工作时的功率为3300W。
23．【答案】（1）通过R1的电流为1.5A；
（2）低温挡的功率为9W；
（3）R2的电阻值为12Ω。
【解答】解：（1）电源电压恒为6V，R1＝4Ω，则通过R1的电流为：
I1＝＝＝1.5A；
（2）只闭合S1时低温挡工作，此时电路为只有R1的简单电路，则低温挡的功率为：
P低＝＝＝9W；
（3）高温挡和低温挡的功率比为4：3，则高温挡功率为：
P高＝P低＝×9W＝12W，
S1、S2都闭合时为高温挡，此时R1、R2并联，因R1前后电压不变，电阻不变，所以功率不变，故R2的功率为：
P2＝P高﹣P低＝12W﹣9W＝3W，则R2的电阻值为：
R2＝＝＝12Ω。
答：（1）通过R1的电流为1.5A；
（2）低温挡的功率为9W；
（3）R2的电阻值为12Ω。
24．【答案】（1）低；
（2）中温挡的功率为9瓦；
（3）高温挡工作20分钟，眼罩消耗的电能为18000焦。
【解答】解：（1）如图乙所示电路，当开关S1闭合，S2断开，S3接a时，电热丝R1与R2串联，电路中的电阻最大；当开关S1、S2闭合，S3接a时，电热丝R2短路，电路为R1的简单电路，电路中的电阻较大；当开关S1、S2闭合，S3接b时，电热丝R1与R2并联，电路中的电阻最小。
电源电压一定，根据P＝可知，当开关S1闭合，S2断开，S3接a时，电路消耗的功率最小，即加热电路为低温挡；
当开关S1、S2闭合，S3接a时，电路消耗的功率较大，即加热电路为中温挡；当开关S1、S2闭合，S3接b时，电路消耗的功率最大，即加热电路为高温挡；
（2）由（1）可知，中温挡的功率为：P中＝P1＝＝＝9W；
（3）由（1）可知，当开关S1、S2闭合，S3接b时，电热丝R1与R2并联，此时加热电路为高温挡，
此时电热丝消耗的功率为：P2＝＝＝6W，
高温挡工作20min，眼罩消耗的电能为：W＝P高t＝（P1+P2）t＝（9W+6W）×20×60s＝18000J。
答：（1）低；
（2）中温挡的功率为9瓦；
（3）高温挡工作20分钟，眼罩消耗的电能为18000焦。
25．【答案】（1）0.3kg的果汁从10℃加热到30℃时所吸收的热量为2.52×104J。
（2）仅闭合S1时，只有破壁的功能，此时电路中正常工作的电流大小为2.5A。
（3）在破壁机加热时，S1断开、S2、S3闭合，仅R2工作，R2的阻值为55Ω。
【解答】解：（1）果汁吸收的热量为：
Q吸＝c果汁m果汁Δt＝4.2×103J/（kg ℃）×0.3kg×（30℃﹣10℃）＝2.52×104J；
（2）仅闭合S1时，只有破壁的功能，根据公式P＝UI可知，此时电路中正常工作的电流大小为：
I榨汁＝＝＝2.5A；
（3）破壁机加热时，S1断开、S2、S3闭合，仅R2工作，根据公式P＝可知，R2的阻值为：
R2＝＝＝55Ω。
答：（1）0.3kg的果汁从10℃加热到30℃时所吸收的热量为2.52×104J。
（2）仅闭合S1时，只有破壁的功能，此时电路中正常工作的电流大小为2.5A。
（3）在破壁机加热时，S1断开、S2、S3闭合，仅R2工作，R2的阻值为55Ω。
26．【答案】见试题解答内容
【解答】解：（1）小灯泡L标有“6V 3W”字样，表示灯的额定电压为6V，额定功率为3W，根据P＝UI＝，故灯的电阻：
RL＝＝＝12Ω；
（2）S1、S2都闭合时，R2短路，灯与变阻器并联，电流表测电路的总电流，因L恰好正常发光，故电源电压为U＝6V，灯正常发光时的电流：
IL＝＝0.5A
电流表示数即为干路的总电流，I＝1.1A，
根据并联电路电流的规律，通过变阻器的电流：
I1＝I﹣IL＝1.1A﹣0.5A＝0.6A，
R1在10min内消耗的电能：
W＝UI1t＝6V×0.6A×10×60s＝2160J；
（3）S1、S2都断开，R1与R2串联，调节滑片使R2的电功率为R1电功率的2倍，根据串联电路电流的规律，结合P＝UI＝I2R，电功率与对应的电阻成正比，故＝，
故R1＝×R2＝×10Ω＝5Ω，根据电阻的串联和欧姆定律，电路的电流：
I′＝＝＝0.4A，
R2的电功率：P2＝U2I′＝I′2R2＝（0.4A2×10Ω＝1.6W。
答：（1）小灯泡正常发光时的电阻为12Ω；
（2）S1、S2都闭合时，R1在10min内消耗的电能为2160J；
（3）S1、S2都断开，调节滑片使R2的电功率为R1电功率的2倍时，R2的电功率为1.6W。
27．【答案】（1）若要处于保温挡，开关拨到1处；
（2）加热电阻R1的阻值为48.4Ω；
（3）加热器工作10分钟消耗多电能为2.64×105J。
【解答】解：（1）当开关在1处时，电阻R1和R2串联，电路总电阻R总＝R1+R2最大，根据公式P＝可知电动率最小，则是保温挡。
（2）当开关接2处，滑动变阻器的滑片移到最右端时，只有电阻R2工作，是高热挡，功率为P高＝1000W，
即电阻R2的大小是，R2＝＝＝48.4Ω；
（3）当滑动变阻器R1的阻值调到61.6Ω时，
电路总电阻为R总＝R1+R2＝61.6Ω+48.4Ω＝110Ω；
加热器工作10分钟消耗多电能为W＝＝＝2.64×105J。
答：（1）若要处于保温挡，开关拨到1处；
（2）加热电阻R1的阻值为48.4Ω；
（3）加热器工作10分钟消耗多电能为2.64×105J。
28．【答案】（1）保温洗涤；
（2）脱水过程中消耗的电能为108000J；
（3）洗衣机处于“加热水”状态（R1与R2并联）正常工作的功率为2200W。
【解答】解：（1）由电路图可知，开关置于1位置时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，总功率最大，洗衣机处于“加热水”状态；开关置于2位置时，电动机与R2并联，洗衣机处于“保温洗涤”状态；开关置于3位置时，电路中只有电动机工作，洗衣机处于脱水状态；
（2）脱水过程中消耗的电能：W＝Pt＝300W×6×60s＝108000J；
（3）开关应置于1位置时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，总功率最大，洗衣机处于“加热水”状态，
因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，“加热水”状态正常工作的功率：
P加热＝+＝+＝2200W。
答：（1）保温洗涤；
（2）脱水过程中消耗的电能为108000J；
（3）洗衣机处于“加热水”状态（R1与R2并联）正常工作的功率为2200W。
29．【答案】（1）高；（2）减小；（3）打印笔的电功率是80W。
【解答】解：（1）当S、S1都闭合时，两电阻并联，总电阻最小，根据P＝可知，此时总功率较大，为高挡；
（2）温度在120℃﹣360℃之间时，打印笔工作时的电阻随温度的升高逐渐增大，P＝可知发热功率随温度升高而逐渐减小；
（3）由图丙可知，温度为250℃时，一个发热电阻的阻值为1210Ω，打印笔的电功率：P＝＝80W。
故答案为：（1）高；（2）减小；（3）打印笔的电功率是80W。
30．【答案】（1）内能；
（2）当电路处于加热状态时，通过电阻R2的电流为0.4A；
（3）当电路处于保温状态时，若电路消耗的功率P＝48.4W，则电热丝R1连入电路的阻值应为450Ω。
【解答】解：（1）电热丝加热时，把电能转化为内能；
（2）当开关S1闭合、S2接b时，电路处于加热状态，此时只有R2工作，
由P＝UI可知，通过电阻R2的电流：I＝＝＝0.4A；
（3）当开关S1闭合、S2接a时，电路处于保温状态，此时R1、R2串联，
由P＝可知，电路中串联的总电阻：R＝＝＝1000Ω，
R2的阻值：R2＝＝＝550Ω，
根据串联电路的电阻特点可知，电热丝R1连入电路的阻值：R1＝R﹣R2＝1000Ω﹣550Ω＝450Ω。
故答案为：（1）内能；
（2）当电路处于加热状态时，通过电阻R2的电流为0.4A；
（3）当电路处于保温状态时，若电路消耗的功率P＝48.4W，则电热丝R1连入电路的阻值应为450Ω。
31．【答案】（1）高挡工作时，电路中的电流为2A；
（2）加湿器处于低挡时的电功率为88W；
（3）加湿器工作30分钟消耗的电能为3.696×105J。
【解答】解：（1）由题意可知，加湿器的高挡功率为440W，由P＝UI可知，高挡工作时，电路中的电流：I＝＝＝2A；
（2）由电路图可知，当旋转开关接3、4触点时，电路为R1的简单电路，此时电路的总电阻最小，由P＝UI＝可知，电源的电压一定时，电路的总功率最大，加湿器处于高挡，
由P＝UI＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝110Ω，
因R2＝4R1，所以R2的阻值：R2＝4R1＝4×110Ω＝440Ω，
旋转开关接2、3触点时，R1与R2串联，此时电路的总电阻最大，由P＝UI＝可知，电源的电压一定时，电路的总功率最小，加湿器处于低挡，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以此时电路的总电阻：所以，R＝R1+R2＝110Ω+440Ω＝550Ω，
则加湿器处于低挡时的电功率：P低挡＝＝＝88W；
（3）由图乙可知，加湿器工作30min内，高挡工作的时间为10min，低挡工作的时间为20min，
由P＝可得，加湿器工作30分钟消耗的电能：W＝P高t高+P低t低＝440W×10×60s+88W×20×60s＝3.696×105J。
答：（1）高挡工作时，电路中的电流为2A；
（2）加湿器处于低挡时的电功率为88W；
（3）加湿器工作30分钟消耗的电能为3.696×105J。
32．【答案】（1）ec；
（2）电源电压是6V；
（3）滑片P移动到中点时，定值电阻R0和滑动变阻器的电功率之比是2：5。
【解答】解：由电路图知，滑动变阻器R和电阻R0串联，电压表V1测R0两端电压，V2测R两端电压，电流表测电路中电流。
（1）滑动变阻器的滑片P从b点滑到a点的过程中，滑动变阻器R连入电路的电阻变小，电路中的电流变大，根据串联电路的分压原理可知：滑动变阻器两端的电压变小，R2两端的电压变大；
所以图乙中dc是表示电压表V2的示数随电流表示数变化的图线，ec是表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图线；
（2）由图象可以看出，滑片P在b点时电流Ib＝0.1A，U1＝1V、U2＝5V，
所以电源电压：U＝U1+U2＝1V+5V＝6V；
定值电阻R0的阻值是：R0＝＝＝10Ω；
R接入电路的最大阻值是：R＝＝＝50Ω。
（3）滑片P移动到中点时，串联电路中电流处处相等，根据P＝I2R可知定值电阻R0和滑动变阻器的电功率之比：＝＝＝＝。
故答案为：（1）ec；
（2）电源电压是6V；
（3）滑片P移动到中点时，定值电阻R0和滑动变阻器的电功率之比是2：5。
33．【答案】（1）闭合；
（2）电加热丝R1的阻值为121Ω；
（3）电煎药壶处于保温挡时的功率80W；
（4）小于。
【解答】解：（1）由电路图可知，当单刀双掷开关S1拨到“1”位置，开关S2断开时，电阻R1、R2串联；当单刀双掷开关S1拨到“2”位置，开关S2断开时，电路为电阻R2的简单电路；当单刀双掷开关S1拨到“2”位置，开关S2闭合时，电阻R1、R2并联；
由串并联电路电阻特点可知，两电阻串联时电路的总电阻最大，两电阻并联时电路的总电阻最小，且P＝可知，当电源电压一定时，电路总电阻越小，电路总功率越大，因此当单刀双掷开关S1拨到“1”位置，开关S2断开时，电煎药壶处于保温挡；当单刀双掷开关S1拨到“2”位置，开关S2断开时，电煎药壶处于文火挡；当单刀双掷开关S1拨到“2”位置，开关S2闭合时，电煎药壶处于武火挡；
（2）由P＝可知，电加热丝R2的阻值：R2＝＝＝484Ω；
当单刀双掷开关S1拨到“2”位置，开关S2闭合时，电阻R1的电功率：P1＝P武火﹣P文火＝500W﹣100W＝400W，
电加热丝R1的阻值：R1＝＝＝121Ω；
（3）因串联电路的总电阻等于各分电阻之和，所以电成药壶处于保温挡时的功率：P保温＝＝＝＝80W；
（4）由图丙可知，电煎药壶武火加热前半段时间药液温度变化量Δt1＝48℃﹣18℃＝30℃，后半段时间药液温度变化量Δt2＝98℃﹣48℃＝50℃，
由Q吸＝cmΔt可知，电煎药壶武火加热时药液后半段时间吸收的热量多，
由P＝的变形式W＝Pt可知，电煎药壶武火加热时前后半段时间内消耗的电能相等，
由η＝×100%可知，电煎药壶武火加热前半段时间的加热效率小于后半段时间的加热效率。
答：（1）闭合；
（2）电加热丝R1的阻值为121Ω；
（3）电煎药壶处于保温挡时的功率80W；
（4）小于。
34．【答案】（1）S和S1均闭合时，电路中的总电流为3A；
（2）R1和R2的电阻值分别为110Ω、220Ω；
（3）30min内电饭煲消耗的电能为9.9×105J；
（4）在不同电压下，电饭煲从S1第一次自动断开到重新闭合期间产生的热量相同。若使用该电饭煲时的实际电压为198V，则从S1第一次自动断开到重新闭合需要的时间为247s。
【解答】解：（1）由图乙可知，当S和S1均闭合时，电阻R1与R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由P＝可知，电饭煲的功率最大，电饭煲处于高温挡；
由图丙可知，此时电饭煲的电功率P高＝660W，
由P＝UI可知，此时电路中的总电流：I＝＝＝3A；
（2）由图乙可知，当开关S闭合，S1断开时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电饭煲处于低温挡；
由图丙可知，此时电饭煲的电功率P低＝440W，
由P＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝110Ω；
电饭煲高温挡工作时，R2的电功率：P2＝P高﹣P低＝660W﹣440W＝220W，
由P＝可知，R2的阻值：R2＝＝＝220Ω；
（3）由图丙可知，0～30min，以功率P低＝440W的工作时间t1＝15min＝900s，
以功率P高＝660W的工作时间t2＝30min﹣15min＝15min＝900s，
0～30min内电饭煲消耗的总电能：W＝W1+W2＝P低t1+P高t2＝440W×900s+660W×900s＝9.9×105J；
（4）电饭煲在220V电压下正常工作时，由图丙可知，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开时的时间t＝15min﹣10min＝5min＝300s，
此过程中产生的热量：Q＝W＝P高t＝440W×300s＝1.32×105J，
电饭煲最大功率时电路中的总电阻：R＝＝≈73.3Ω，
根据题意可知，在不同电压下，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开产生的热量相同。
由Q＝W＝t可得，在实际电压198V时，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开需要的时间：t′＝＝≈247s。
答：（1）S和S1均闭合时，电路中的总电流为3A；
（2）R1和R2的电阻值分别为110Ω、220Ω；
（3）30min内电饭煲消耗的电能为9.9×105J；
（4）在不同电压下，电饭煲从S1第一次自动断开到重新闭合期间产生的热量相同。若使用该电饭煲时的实际电压为198V，则从S1第一次自动断开到重新闭合需要的时间为247s。
35．【答案】（1）如图；
（2）①电路中电流为6.8A；
②消耗的电能为8.43×105J；
③R2的阻值为20.5Ω。
【解答】解：
（1）连接OA就是最长的动力臂，根据杠杆平衡的条件，要使杠杆平衡，动力方向向上，据此可画出最小的动力F；如图所示；
（2）由P＝UI得，
最大转速粉时电路中电流为I＝＝≈6.8A；
（2）由P＝知，在电源电压一定时，电功率与电阻成反比，要使电路功率最大，总电阻要最小，所以当S接2、S2闭合，此时只有R1接入电路；
因为P＝，
所以两种情况下消耗的电能为W＝W大+W小＝P大t大+P小t小＝1210W×5×60s+800W×10×60s＝8.43×105J；
（3）以大功率加热时，电路只有R1工作，
由P＝知R1阻值为R1＝＝＝40Ω；
以小功率加热时，R1，R2串联工作，R＝＝＝60.5Ω；
R2＝R总﹣R1＝60.5Ω﹣40Ω＝20.5Ω。
答：（1）如图；
（2）①电路中电流为6.8A；
②消耗的电能为8.43×105J；
③R2的阻值为20.5Ω。
八．焦耳定律的计算（共3小题）
36．【答案】（1）在对外供热时的最低功率P低为880W；
（2）中挡功率正常工作10分钟，电流产生的热量Q中为6.6×105J；
（3）在对外供热时的最高功率P高为1980W。
【解答】解：当开关S1闭合时，只有R1工作，当开关S2闭合时，只有R2工作，当开关S1、S2同时闭合时，R1、R2并联；
根据并联电路的电阻特点可知，当开关S1、S2同时闭合时，R1、R2并联，此时电路中的电阻最小，根据P＝可知，电路中的总功率最大，电暖器处于高挡；
根据题意可知，R1＞R2，所以当开关S1闭合时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，电功率最小，电暖器处于最低挡，
当开关S2闭合时，只有R2工作，电暖器处于中挡；
（1）在对外供热时的最低功率：P低＝＝＝880W；
（2）在对外供热时的中挡功率：P中＝＝＝1100W，
中挡功率正常工作10分钟，电流产生的热量Q中＝W＝P中t＝1100W×10×60＝6.6×105J；
（3）在对外供热时的最高功率：P高＝P低+P中＝880W+1100W＝1980W。
答：（1）在对外供热时的最低功率P低为880W；
（2）中挡功率正常工作10分钟，电流产生的热量Q中为6.6×105J；
（3）在对外供热时的最高功率P高为1980W。
37．【答案】（1）热；（2）变大；减小；720W；（3）44Ω。
【解答】解：（1）当开关S与1、2位置同时连接时，R0与R串联，电热丝工作，所以吹热风；
（2）由图象知温度升高到400℃时，R0电阻增大；电源电压不变，当R0电阻变大时，电路中电流变小，电热丝阻值不变，由P＝I2R，可知电热丝电功率减小；
由图可知，R0的阻值最小为10Ω，R总＝R0+R＝10Ω+45Ω＝55Ω，电热丝所在电流I＝＝＝4A，该电热丝的最大功率：P＝I2R＝（4A）2×45Ω＝720W；
（3）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流为1A，工作20s，消耗的电能W＝UIt＝220V×1A×20s＝4400J，
热损耗Q＝0.2×W＝0.2×4400J＝880J，由Q＝I2Rt，可知R电动＝＝＝44Ω。
故答案为：（1）热；（2）变大；减小；720W；（3）44Ω。
38．【答案】（1）随温度升高而增大；
（2）防雾膜在高发热模式下工作1分钟，所产生的热量为3360J；
（3）32℃﹣40℃。
【解答】解：（1）由图可知，热敏电阻R的阻值随温度升高而增大；
（2）由图乙可知，工作电路中，当动触点和静触点接触时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由P＝可知，电路中的总功率最大，防雾膜处于高发热模式；
当动触点和静触点分开时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，防雾膜处于低发热模式；
高发热模式下，R2的电功率：P2＝＝＝48W；
则高发热模式的总功率：P高＝P低+P2＝8W+48W＝56W，
由P＝可知，防雾膜在高发热模式下工作1分钟，所产生的热量：Q＝W＝P高t＝56W×1×60s＝3360J；
（3）由I＝可知，控制电路中的电流为0.02A时，控制电路中的总电阻：R总＝＝＝400Ω，
根据串联电路的电阻特点可知，此时热敏电阻R的最小阻值：R小＝R总﹣R滑大＝400Ω﹣100Ω＝300Ω，
此时热敏电阻R的最大阻值：R大＝R总﹣R滑小＝400Ω﹣0Ω＝400Ω，
由图丙可知，镜面的温度变化范围为32℃﹣40℃。
故答案为：（1）随温度升高而增大；
（2）防雾膜在高发热模式下工作1分钟，所产生的热量为3360J；
（3）32℃﹣40℃。
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九年级上册 第三章 能量的转化与守恒 计算题突破（二）
本练习训练范围：3.5-3.6部分
八个模块 精选38题
一 比热容的概念及其计算
1．（2023 拱墅区校级一模）在杭州，已知与太阳垂直的表面积上接收到太阳能的辐射功率均为k＝1.2×103瓦/米2．一个太阳能热水器，控制其接受太阳光垂直照射的面积始终为2米2，设太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%．太阳能热水器内的水的质量为100千克，水的初温为20℃，经过t时间后上升到30℃．（c水＝4.2×103J/（kg ℃））请计算：
（1）在上述过程中太阳能热水器内的水吸收热量时多少焦耳？
（2）使水由20℃升温到30℃所用时间t是多少秒？
二 热机
2．（2022 西湖区校级一模）发动机是汽车的核心部件，某汽车发动机是以92号汽油为燃料的内燃机。在某次测试中，汽车在1.5×103s内于水平路面上匀速行驶4.6×104m，该过程中汽车的牵引力为3000N，汽车消耗汽油12kg，汽油的热值为4.6×107J/kg。
（1）汽车的内燃机一个工作循环的四个冲程如图所示，图中四个冲程的顺序是 （按序填写序号）。
（2）匀速行驶过程中，牵引力做的功及功率为多少？
（3）汽油完全燃烧所能释放的能量转化为汽车克服阻力做功的效率是多少？
三 热量的计算
3．（2023秋 拱墅区期末）一块质量为2千克，温度为10℃的铁块加热到210℃，铁块吸收了多少热量？这些热量如果全部被质量为20千克的砂石吸收，则砂石的温度可升高多少？[c铁＝0.46×103J/（kg ℃），c砂石＝0.92×103J/（kg ℃）]
4．（2023秋 上城区期中）随着能源结构的改善，不同燃料的燃气热水器已走进千家万户，某家庭用的天然气热水器，将30kg的水从14℃加热到80℃，完全燃烧了0.3m3的天然气，已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为4×107J/m3。试求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）该热水器烧水的效率是多少？
5．（2023秋 宁波期末）室温为10℃时，小宁利用如图所示装置验证“外界对物体做功，可以使物体的内能增加”。小宁用平均为50牛的力将活塞压下12厘米，发现底部浸有0.001千克乙醚的棉花并没有出现燃烧现象。（乙醚的比热容约为1.8×103J/（kg ℃），着火点为160℃）
（1）求小宁对活塞的做功大小。
（2）0.001千克乙醚温度从10℃升高到着火点至少需要吸收多少热量？
（3）小宁的实验没有成功，请帮助他分析原因。（至少写出两点）
四 燃料的热值
6．（2023秋 萧山区期中）工作人员采取了部分页岩气样品，经初步检测该页岩气样品中的天然气含量为90%，为了确定其中是否还含有其它可燃性成分，现在在实验室进一步对其进行热值测试：假设所取样品气体的体积为1L，用它烧水，使得1kg的水温度升高了5℃，已知检测所用的烧水炉的效率为70%，天然气的热值为4.0×107J/m3．（ρ水＝1.0×103kg/m3）请根据以上信息计算：
（1）检测过程中，水吸收的热量是多少？
（2）检测过程中，页岩气样品所释放的热量是多少？
（3）该页岩气样品的热值为多少？
7．（2022秋 拱墅区期末）如图所示，小乐用燃气灶烧水。在一个标准大气压下，将一壶初温为20℃的水烧开，消耗了0.02m3的天然气。已知该燃气灶的效率为40%，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为8.4×107J/m3。求：
（1）0.02m3的天然气完全燃烧所放出的热量；
（2）水壶中水吸收的热量；
（3）水壶中水的质量。
8．（2024秋 浙江月考）氢燃料新能源具有清洁无污染、效率高等优点，其热值为q氢＝1.4×108J/kg。求：
（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？
（2）用这些热量给质量为400kg，温度为15℃的水加热（不计热量损失），水的末温是多少摄氏度？已知水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg ℃）。
（3）某氢能源汽车以1.4×105W的恒定功率做匀速行驶，如果0.3kg的氢燃料完全燃烧获得热量有50%用来做有用功，能使该汽车匀速行驶多长时间？
9．（2023秋 江北区校级期中）如图为我国自主研制的两栖战车，整车质量为26.5t，每条履带与地面的接触面积为2.5m2，水上最快航速可达30km/h，达到世界先进水平，某次任务中它以最快航速匀速穿过一宽为66km的水域。已知ρ燃油＝0.85×103kg/m3、q燃油＝4.3×107J/kg、g＝10N/kg、ρ水＝1.0×103kg/m3。求。
（1）该战车的重力。
（2）该战车停在水平地面时对地面的压强。
（3）该战车在此次任务中消耗燃油600L，这些燃油完全燃烧放出的热量是多少。
10．（2023秋 西湖区校级期中）太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一。某品牌太阳能热水器每小时平均接受4.2×106J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg初温为20℃的水温升高到40℃。求：[水的比热容c＝4.2×103J/（kg ℃）]
（1）热水器中的水吸收的热量Q；
（2）热水器的效率η；
（3）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值q＝4.2×107J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收）
五 电功与电热的综合计算
11．（2022秋 鄞州区期末）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简化电路图。[ρ水＝1×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg ℃），g＝10N/kg]
（1）开关S1、S2处于什么状态，养生壶为高温挡，说明判断依据；
（2）养生壶处于低温挡工作时，求电路中的电流大小；
（3）求R1的阻值；
（4）在标准大气压下，使用高温挡将初温是12℃的一壶水烧开，若养生壶高温挡加热效率为80%，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。
项目 参数
电源电压（V） 220
低温挡功率（W） 275
中挡功率（W） 550
高挡功率（W） 1100
容积（L） 1
12．（2022秋 嵊州市期末）如图甲所示的是某品牌空气炸锅，其内部工作电路可简化为如图乙所示。其中发热电阻R1＝50Ω，R2＝200Ω。当开关S1闭合，单刀双掷开关S接b端时为高温挡；开关S1断开，开关S接a时为低温挡。求：
（1）低温挡正常工作时，流过电阻R2的电流。
（2）高温挡正常工作时，高温加热功率。
（3）若用此空气炸锅把质量为200g，初温为20℃的薯条，炸熟至170℃，熟薯条吸收的热量。（c薯条＝3.63×103J/（kg ℃））
（4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，空气炸锅消耗的电能75%转化为热能，烹制一次薯条需要的时间。
13．（2023秋 鹿城区期末）杭州梅家坞茶叶以自然品质优异而闻名。茶叶杀青是制茶工艺中的一个重要工序，该工序是通过高温破坏和钝化鲜茶青中的氧化酶活性，杀青一定时间后，要降低加热功率，使筒内温度下降。甲图是一种滚筒式茶叶杀青机，乙图是工作原理图，当筒内温度到达限定最高温度时，温控器能自动断电。加热电阻R1阻值为96.8欧、R2阻值为24.2欧。
（1）茶叶中的主要成分茶多酚（化学式为C22H18O11），下列关于茶多酚的叙述正确的是 。
A．茶多酚由C、H、O三种元素组成
B．茶多酚由22个碳原子、18个氢原子和11个氧原子构成
C．茶多酚中碳、氢和氧三种元素的质量比为22：18：11
D．茶多酚的相对分子质量为282g
（2）调节切换开关可以使茶叶杀青机处于“关、高温、自动、低温”四种工作状态，则原理图中的切换开关连接触点“ ”时为高温挡。
（3）切换开关打到“3”位置时，求电路工作1分钟消耗的电能。
（4）高温工作状态时，将5千克的茶青由20℃加热到70℃需要多长时间？[电能的60%转化为茶青的内能，不考虑水蒸发，该茶青比热容为3.6×103J/（kg ℃）]
六 电功与电能
14．（2023 秀洲区校级一模）在综合实践活动中，小明设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”、“高挡”之间的转换，饮水机工作时功率随时间的关系图象如图乙所示。求：
（1）30min内电路消耗的总电能；
（2）饮水机工作时，通过电阻R1的电流；
（3）电阻R2的阻值。
15．（2023秋 丽水期末）图甲为某品牌电炖锅简化电路，控制电路电源电压恒为6伏，R0阻值100欧，热敏电阻R3的阻值随温度变化的关系如图乙所示，电脑控制板相当于开关，按下开关，控制电路接通电源。工作电路加热至热敏电阻R3温度达到100℃时，衔铁被吸下，工作电路转为保温状态。已知该电炖锅工作电路在220伏电压下的加热功率为1000瓦，保温功率为200瓦。电磁继电器线圈电阻忽略不计。请回答：
（1）热敏电阻R3阻值随温度升高而 。
（2）控制电路衔铁被吸下的最小电流为 安。
（3）电阻R2的阻值为多少？
（4）若电炖锅加热1小时，保温2小时，共消耗电能为多少千瓦时？
16．（2024 义乌市校级三模）为吸引顾客，商场前的广场上经常会出现巨大的充气城堡，深受小朋友的喜爱。学校兴趣小组的同学认为充气城堡需要持续充气会浪费很多电，设计了一个如图甲所示的电路来实现智能充气。请回答下列问题：
（1）为达到智能充气的目的，需要在A处添加一个阻值随气压变化的电阻，使得气压较低时充气，气压较高时停止充气。根据要求接入电路中的电阻应选择图乙中的 （选填“R1”或“R2”）。
（2）结合图甲电路，说明闭合开关后如何实现智能充气。
（3）当充气城堡的气压低至p0时开始充气，达到1.8p0时停止充气，如图丙所示，若充气机的功率为200瓦，请计算该充气城堡运行一天（按24小时算）消耗的电能。
17．（2022秋 杭州期末）音乐喷泉是集光机电技术于一体的装置，让红、绿、蓝三种色灯照射到水柱上，通过电脑控制三种色灯功率的比例就能让水柱变换颜色，呈现美轮美奂的视觉效果。图甲、乙是某段时间内红、绿两色灯功率随时间变化的图像。求：
（1）第10s时红灯两端的电压为100V，求此时通过红灯的电流；
（2）请计算25～30s内红灯和绿灯消耗的总电能。
18．（2023秋 长兴县期末）如表为某款电动汽车的部分相关数据：
空车质量/kg 续航里程/km 最高车速/（km h﹣1） 电动机最大输出功率kW 工作电压
1575 430 130 100 310V
电池容量/kW h 快充时间/h 快充电量百分比 百公里耗电量（kW h/100km） 快充功率
51.8 0.5 80% 13.8 60kW
（1）在某次驾驶中，司机驾驶汽车以最大功率、60km/h的速度沿平直路面匀速行驶0.5h．若汽车的机械传动效率（驱动汽车的有效功率与电动机输出功率之比）为80%，此时汽车行驶时的牵引力做了多少功？
（2）不同能源的单位能耗的碳排放量不同，其中电能的CO2排放系数为1.00kg/（kW h）（消耗1kW h的电能相当于排放1.00kg的CO2）。则该车在上述行驶过程中相当于减CO2排放多少千克？
（3）为保护电池，新能源汽车在电量剩余25%左右时，便要及时进行充电了。该款电动汽车快充0.5h的所消耗的电能是多少？
（4）与传统的燃油汽车相比，电动汽车的优点有 （写出一条即可）。
19．（2023 温州）在献爱心活动中，小明为敬老院老人设计了一款智能电热坐垫，能实现加热后自动保温。该坐垫电路如图甲，Ra是安装在坐垫内的热敏电阻，其阻值随温度的变化如表所示。
闭合开关S1、S2，电热坐垫启动高功率工作模式，当通过电磁铁的电流达到0.05安时，衔铁La和Lb同时被吸引，转为低功率工作模式。当坐垫温度降低使通过电磁铁的电流为0.04安时，电磁铁无法吸住衔铁La和Lb，La、Lb恢复原位，又转为高功率工作模式。电热坐垫在高功率和低功率模式之间切换，使其温度维持在一定范围。
热敏电阻Ra的阻值与温度的关系
温度/℃ 20 25 30 35 39 40 41 42 43 44 45 50 55 60 65
阻值/欧 600 480 390 300 240 230 220 210 200 190 180 150 120 100 85
（1）分析表中数据，当温度升高时，热敏电阻Ra的阻值 。（选填“变大”或“变小”）
（2）图甲中R1和R2的阻值均为1210欧。在某次测试中，电热坐垫高功率工作和低功率工作用时均为10分钟，则本次测试中电热丝消耗的总电能为多少焦？
（3）小明想在控制电路中增加一个力敏电阻，以实现两个功能：
①1000牛压力以下，坐垫最高温度不超过45℃；
②人离开后，坐垫始终低功率工作。
现有三种力敏电阻Rb、Rc、Rd，其阻值随压力变化如图乙所示。写出你选择的力敏电阻以及在控制电路中的连接方式，并写出500牛压力下坐垫的最高温度值： 。（线圈阻值忽略不计）
七 电功率的计算
20．（2023秋 上城区期末）冬天寒潮来袭，小周购买了如图甲所示的取暖器。该取暖器的简易电路如图乙所示，电阻R1和R2是阻值恒定的电热丝，可通过开关S1、S2的通断，实现“高、中、低”三种温挡的调节，电源电压为220V，电阻R2的阻值为40Ω。
（1）当开关S1闭合、S2断开时，为低温挡，小周通过仪表测得电流值为4.4A，则R1的电阻值为多少欧。
（2）当开关S1、S2均闭合时，为高温挡，此时电路中的总电流为多少安。
21．（2022秋 西湖区校级期末）如表为电烤箱铭牌的部分参数，其简化电路如图所示。
（1）当开关S闭合时，电烤箱处于 挡。
（2）结合数据分析计算，R1、R2的阻值是多少？
（3）当电烤箱处于低温挡工作1分钟，R1消耗的电能是多少？
额定电压 220V
额定功率
高温挡 1100W
低温挡 440W
22．（2022秋 杭州期末）如图所示，图甲是某款即热式电热水龙头，图乙是它的电路原理图，R1和R2是阻值分别为22Ω和44Ω的电热丝。通过旋转手柄改变与开关S接触的两个相邻触点，实现冷水、温水、热水的切换。
（1）冷水挡开关S处于接触 触点；
（2）水龙头在温水挡正常工作时的电流？
（3）水龙头在热水挡正常工作时的功率？
23．（2023秋 义乌市期末）如图甲是用某款3D打印笔进行立体绘画时的场景。打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化。加热电路简化后如图乙所示，电源电压恒为6V，R1和R2为发热电阻丝。只闭合S1时低温挡工作，S1、S2都闭合时高温挡工作，高温挡和低温挡的功率比为4：3，R1＝4Ω，忽略电阻丝阻值随温度变化。求：
（1）通过R1的电流；
（2）低温挡的功率；
（3）R2的电阻值。
24．（2022春 婺城区校级月考）电加热眼罩对缓解眼疲劳有一定效果。如图甲是一款市场上的产品，小敏查阅使用说明书，其相关参数如下表。图丙是小敏设计的可以手动调节高、中、低三挡加热的电热眼罩原理图。电源电压恒为6V，已知电热丝R1阻值为4Ω，电热丝R2阻值为6Ω，开关S3只接a或b。
型号 ***
额定充电电压 4.8V
充电电流 500mA
电池容量 800mA h
（1）乙图电路中S1闭合，S2断开，S3接a时，加热电路为 （选填“高”“中”或“低”）温挡。
（2）中温挡功率为多少瓦？
（3）高温挡工作20分钟，眼罩消耗的电能为多少焦？
25．（2022秋 柯城区期末）如图是某品牌新型多功能破壁机的电路结构简化图。它具有破壁、加热和保温的功能，部分参数如表。（果汁比热容取4.2×103J/kg℃）
（1）求0.3kg的果汁从10℃加热到30℃时所吸收的热量。
（2）仅闭合S1时，只有破壁的功能，求此时电路中正常工作的电流大小。
（3）在破壁机加热时，开关的开闭情况是：S1断开、S2、S3闭合，仅R2工作，求R2的阻值。
破壁机部分参数
额定电压 220V
破壁功率 550W
保温功率 88W
加热功率 880W
容积 1500mL
26．（2024秋 余姚市月考）如图，电源电压恒定，小灯泡L标有“6V 3W”字样，定值电阻R2的阻值为10Ω，R1为滑动变阻器，开关S1、S2都闭合时，L恰好正常发光，电流表示数为1.1A．求：
（1）小灯泡正常发光时的电阻；
（2）S1、S2都闭合时，R1在10min内消耗的电能；
（3）S1、S2都断开，调节滑片使R2的电功率为R1电功率的2倍时，R2的电功率。
27．（2024春 拱墅区校级月考）如图甲是一款可调温果汁加热器，图乙是其简化电路图，R1、R2均为加热器电阻，果汁加热器有保温挡和可调温加热挡，保温功率为220W；可调温加热挡的可调功率范围为220W～1000W。求：
（1）若要处于保温挡，开关拨到处 （选填“1”、“2或“3”）。
（2）加热电阻R2的阻值。
（3）当滑动变阻器R1的阻值调到61.6Ω时，加热器工作10分钟消耗多电能。
28．（2023 玉环市校级模拟）某滚筒洗衣机自带加热功能，其洗衣过程分“加热水”、“保温洗涤”、“脱水”三种状态，图乙是其简化电路图，其中电热丝R1、R2的阻值分别为24.2Ω，和242Ω。
（1）当开关置于2位置时，R2与电动机并联，此时洗衣机的工作状态是 （选填“加热水”、“保温洗涤”或“脱水”）。
（2）若该洗衣机的脱水功率是300W，某次洗衣时，脱水时间为6分钟，则脱水过程中消耗的电能是多少？
（3）洗衣机处于“加热水”状态（R1与R2并联）正常工作的功率为多少？
29．（2023秋 西湖区期末）在3D打印笔中装入塑料条，接通电源，等待一段时间后即可挤出热融的塑料，塑料在空气中迅速冷却变成特定的形态（如图甲）。其内部电路如图乙，R1、R2是相同的PTC（热敏材料）发热电阻。单个电阻与温度的关系如图丙。
（1）打印笔工作时，发热功率有高、低两挡。当S、S1都闭合时，处于 挡。
（2）温度在120℃﹣360℃之间时，打印笔工作时的发热功率随温度的升高而逐渐 （选填“增大”或“减小”）。
（3）打印笔正常工作时的电压为220伏，高挡打印时，电阻的温度为250℃，打印笔的电功率是多少？
30．（2023秋 婺城区校级期中）如图所示是带有水温调节功能的家庭水族箱（如图甲）、该水族箱的鱼缸水温调节器铭牌如图乙所示。其工作原理如图丙，R1为阻值可调的电热丝、开关S2为单刀双开关，开关S1闭合、S2接b时，电路处于加热态；当开关S1闭合、S2接a时，电路处于保温状态。（不考虑温度对电阻的影响）
（1）电热丝加热时，把电能转化为 。
（2）当电路处于加热状态时，求通过电阻R2的电流。
（3）当电路处于保温状态时，若电路消耗的功率P＝48.4W，则电热丝R1连入电路的阻值应为多少？
31．（2023秋 临平区校级期中）小明家有一台额定电压为220V的加湿器，说明书上的电路图为图甲，R1、R2为发热电阻，且R2＝4R1，S为旋转型开关。1、2、3、4为触点，通过旋转开关S可实现“关”“低挡”“高挡”之间的转换（低挡为小功率加热，高挡为大功率加热），其高挡功率为440W。
（1）高挡工作时，电路中的电流为多大？
（2）加湿器处于低挡时的电功率为多大？
（3）加湿器的P﹣t关系图像如图乙所示，加湿器工作30分钟消耗的电能为多少？
32．（2023秋 鄞州区期末）如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器滑片P从最右端b点滑向a点的过程中，两个电压表示数随电流表示数变化的部分图象如图乙所示。
（1）电压表V1示数随电流表示数变化的图象应用图乙 （填“dc”或“ec”）表示。
（2）电源电压是多少？
（3）滑片P移动到中点时，定值电阻R0和滑动变阻器的电功率之比是多少？
33．（2023秋 鄞州区期末）如图甲为陶瓷电煎药壶，其简化的工作电路如图乙所示，电源电压为220V，S1为单刀双掷开关，R1和R2均为电加热丝。电煎药壶刚开始工作时先用武火挡快速加热，当药液的温度达到98℃时自动跳到文火挡慢熬，药液熬制一段时间后自动跳到保温挡防止药液烧干。已知电煎药壶在220V电压下正常工作时，武火快速加热功率为500W，文火慢熬功率为100W，某次煎药时药液的温度与电煎药壶工作时间的关系图像如图丙所示。
（1）根据题意可知，当单刀双掷开关S1拨到“2”位置，同时开关S2 （填“闭合”或“断开”）时，电煎药壶处于武火挡。
（2）求电加热丝R1的阻值。
（3）求电煎药壶处于保温挡时的功率。
（4）分析图像可知，电煎药壶武火加热前半段时间对药液的加热效率 （填“大于”“小于”或“等于”）后半段时间的加热效率。
34．（2023秋 越城区期末）图甲为某款新型电饭煲，其额定电压为220V，它能智能化地控制不同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感，图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S为手动开关，S1是自动控制开关，通过S1的控制，可智能实现高温挡或低温挡，从而控制食物在不同时段的温度。将电饭煲接入220V电路中，在电饭煲工作的30min内，它消耗的电功率随时间变化的图象如图丙所示。求：
（1）S和S1均闭合时，电路中的总电流。
（2）R1和R2的电阻值。
（3）30min内电饭煲消耗的电能。
（4）在不同电压下，电饭煲从S1第一次自动断开到重新闭合期间产生的热量相同。若使用该电饭煲时的实际电压为198V，则从S1第一次自动断开到重新闭合需要多长时间？
35．（2023秋 宁波期末）如图所示为一款家用食品破壁机，它具有高速粉碎和加热功能，可制作豆浆、米糊、营养粥、果汁等食品。
额定电压 220V
额定破壁功率 1500W
额定加热功率 800W
1210W
（1）图甲是该破壁机的简易图，在图中A点画出将壶盖打开所需最小力F的示意图（O为支点）。
（2）破壁机的主要参数如下表，高速粉碎时，刀头转速由电动机控制。加热时，可通过开关S2选择两个大小不同的加热功率。在某次使用破壁机时，刀头以额定功率正常工作，食物粉碎后，再对食物进行加热，工作原理简化为图乙所示，其中R1、R2均为电热丝，请回答相关的问题：
①刀头以额定功率正常工作时，求电路中电流。（计算结果保留一位小数）
②在额定电压下，若先大功率加热5min，再小功率加热10min，求消耗的电能。
③求电路中R2的阻值大小。
八 焦耳定律的计算
36．（2022秋 拱墅区期末）如图甲所示为某家用电暖器，如图乙所示为其简化电路。已知R1＝55Ω，R2＝44Ω，在220V的额定电压下工作，通过控制开关可实现低、中、高三种不同的功率。求：
（1）在对外供热时的最低功率P低；
（2）中挡功率正常工作10分钟，电流产生的热量Q中；
（3）在对外供热时的最高功率P高。
37．（2023秋 桐乡市期末）龙龙家新买了一个电吹风，他想研究一下电吹风的工作原理。如图甲，电吹风工作时，可以分别吹出热风和冷风，为了防止温度过高，用一个PTC电阻R0与电阻为45Ω的电热丝R串联，R0的阻值随温度的变化如图乙所示，请回答下列问题
（1）当开关S与1、2位置同时连接时，电吹风吹 风。
（2）该电吹风吹热风时，其温度基本恒定在200℃左右，当它的温度继续升高时，R0电阻将 ，电热丝的发热功率将 （选填“增大”、“不变”或“减小”），则电热丝的最大发热功率为多少？
（3）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流为1A，工作20s，经计算，热损耗为20%，则此时电动机线圈电阻。（不计机械摩擦损耗的能量）
38．（2024 浙江模拟）秋冬季节，浴室内的镜子上常附有水雾而影响使用。为此，小明想将浴室镜改装为一个自动控温防雾镜。
（1）设计产品。如图甲是小明设计的自动控温防雾镜的结构示意图，如图乙为防雾膜的温控电路原理图。闭合开关S1和S2电磁铁L吸引衔铁使工作电路动触点与静触点接触，防雾膜工作电路启动高发热模式；当控制电路中的电流等于0.02安时，衔铁因电磁铁L吸力变小而弹回，防雾膜工作电路转为低发热模式，实现保温。R是热敏电阻，用以探测镜面温度。由图丙可知，小明选择的热敏电阻R的阻值随温度变化情况是 。
（2）测试产品。测试发现该防雾膜的低发热模式功率为8瓦。若R2的电阻为12欧，则防雾膜在高发热模式下工作1分钟，所产生的热量为多少焦？（写出计算过程）
（3）改进产品。小明为了实现镜面温度可调，在图乙的控制电路中串联一个最大阻值为100欧的滑动变阻器，则镜面可调的温度范围为 。（电磁铁线圈电阻忽略不计）
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九年级上册 第三章 能量的转化与守恒 计算题精选（二）
本练习训练范围：3.5-3.6部分
参考答案
一．比热容的概念及其计算（共1小题）
1．【答案】见试题解答内容
【解答】解：
（1）太阳能热水器内的水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×100kg×（30℃﹣20℃）＝4.2×106J；
（2）已知太阳能热水器吸收太阳能的效率为50%，则接收的太阳能：
W＝＝＝8.4×106J，
由P＝可得，水由20℃升温到30℃所用时间：
t＝＝＝＝3500s。
答：（1）在上述过程中太阳能热水器内的水吸收热量时4.2×106J；
（2）使水由20℃升温到30℃所用时间t是3500s。
二．热机（共1小题）
2．【答案】（1）③①④②；（2）匀速行驶过程中，牵引力做的功是1.38×108J；功率为92000W；
（3）汽油完全燃烧所能释放的能量转化为汽车克服阻力做功的效率是25%。
【解答】解：
（1）①中的两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是第二冲程；
②中的排气阀打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四冲程；
③中的进气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一冲程；
④中的两个气阀都关闭，活塞向下运动，所以为做功冲程，是第三冲程；
故排序为：③①④②；
（2）汽车牵引力做的功：
W＝Fs＝3000N×4.6×104m＝1.38×108J；
牵引力做的功率：
P＝＝＝92000W；
（3）汽车消耗汽油12kg放出的能量：
Q放＝mq＝12kg×4.6×107J/kg＝5.52×108J，
汽油完全燃烧所能释放的能量转化为汽车克服阻力做功的效率：
η＝×100%＝×100%＝25%。
故答案为：（1）③①④②；（2）匀速行驶过程中，牵引力做的功是1.38×108J；功率为92000W；
（3）汽油完全燃烧所能释放的能量转化为汽车克服阻力做功的效率是25%。
三．热量的计算（共3小题）
3．【答案】铁块吸收了1.84×105J的热量；这些热量如果全部被质量为20千克的砂石吸收，则砂石的温度可升高10℃。
【解答】解：
（1）Q铁吸＝c铁mΔt＝c铁m（t﹣t0）
＝0.46×103J/（kg ℃）×2kg×（210℃﹣10℃）
＝1.84×105J；
（2）由题知：Q砂吸＝Q铁吸＝1.84×105J，
因为Q砂吸＝c砂石m′Δt′，
Δt′＝＝＝10℃。
答：铁块吸收了1.84×105J的热量；这些热量如果全部被质量为20千克的砂石吸收，则砂石的温度可升高10℃。
4．【答案】见试题解答内容
【解答】解：（1）水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×30kg×（80℃﹣14℃）＝8.316×106J；
（2）天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝Vq＝0.3 m3×4×107J/m3＝1.2×107J；
该热水器烧水的效率为：η＝×100%＝×100%＝69.3%。
答：（1）水吸收的热量是8.316×106J；
（2）该热水器烧水的效率是69.3%。
5．【答案】（1）小宁对活塞做功6J；
（2）0.001千克乙醚温度从10℃升高到着火点至少需要吸收270J的热量；
（3）小宁的实验没有成功原因是做功太少，乙醚升温太小，远远达不到着火点温度。
【解答】解：（1）小宁同学用平均为50牛的力将活塞压下12厘米，推力所做的功为：
W＝Fs＝50N×0.12m＝6J；
（2）0.001千克乙醚温度从10℃升高到着火点至少需要吸收的热量：
Q＝cmΔt＝1.8×103J/（kg ℃）×0.001kg×（160℃﹣10℃）＝270J；
（3）实验中小宁没有看到棉花燃烧的现象，是因为做功太少，乙醚升温太小，远远达不到着火点温度。
答：（1）小宁对活塞做功6J；
（2）0.001千克乙醚温度从10℃升高到着火点至少需要吸收270J的热量；
（3）小宁的实验没有成功原因是做功太少，乙醚升温太小，远远达不到着火点温度。
四．燃料的热值（共5小题）
6．【答案】见试题解答内容
【解答】解：
（1）水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×5℃＝2.1×104J。
（2）页岩气样品所释放的热量：
Q放＝＝＝3×104J；
（3）1L＝1dm3＝1×10﹣3m3，所以该页岩气样品的热值：
q＝＝＝3×107J/m3。
答：
（1）检测过程中，水吸收的热量是2.1×104J；
（2）检测过程中，页岩气样品所释放的热量是3×104J；
（3）该页岩气样品的热值是3×107J/m3。
7．【答案】（1）0.02m3的天然气完全燃烧所放出的热量为1.68×106J；
（2）水壶中水吸收的热量6.72×105J；
（3）水壶中水的质量为2kg。
【解答】解：（1）天然气完全燃烧放出的热量：
Q放＝Vq＝0.02m3×8.4×107J/m3＝1.68×106J；
（2）由η＝得水吸收的热量：
Q吸＝ηQ放＝40%×1.68×106J＝6.72×105J；
（3）在一个标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温t＝100℃，
由Q吸＝cm（t﹣t0）得水的质量：
m＝＝＝2kg。
答：（1）0.02m3的天然气完全燃烧所放出的热量为1.68×106J；
（2）水壶中水吸收的热量6.72×105J；
（3）水壶中水的质量为2kg。
8．【答案】（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出4.2×107J热量；
（2）水的末温是40℃；
（3）这些热量能让该汽车匀速行驶150s
【解答】解：（1）0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：Q放＝mq氢＝0.3kg×1.4×108J/kg＝4.2×107J；
（2）水吸收的热量：Q吸＝Q放＝4.2×107J，
由Q吸＝cmΔt得水升高温度：Δt＝＝＝25℃；水的末温为：t'＝15℃+25℃＝40℃
（3）由题知汽车所做的功：W＝ηQ放＝50%×4.2×107J＝2.1×107J，
由P＝得汽车行驶时间：t＝＝＝150s。
答：（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出4.2×107J热量；
（2）水的末温是40℃；
（3）这些热量能让该汽车匀速行驶150s。
9．【答案】（1）该战车的重力为2.65×105N；
（2）该战车停在水平地面时对地面的压强为5.3×104Pa；
（3）该战车在此次任务中消耗燃油600L，这些燃油完全燃烧放出的热量是2.193×1010J。
【解答】解：（1）该战车的重力G＝mg＝26.5×103kg×10N/kg＝2.65×105N；
（2）战车停在水平地面时对地面的压力：F＝G＝2.65×105N，
战车对地面的压强：p＝＝＝5.3×104Pa；
（3）根据密度公式ρ＝得，消耗燃油的质量：
m燃油＝ρ燃油V＝0.85×103kg/m3×600×10﹣3m3＝510kg，
燃油完全燃观放出的热量为：
Q放＝m燃油q燃油＝510kg×4.3×107J/kg＝2.193×1010J。
答：（1）该战车的重力为2.65×105N；
（2）该战车停在水平地面时对地面的压强为5.3×104Pa；
（3）该战车在此次任务中消耗燃油600L，这些燃油完全燃烧放出的热量是2.193×1010J。
10．【答案】（1）热水器中水吸收了8.4×106J热量；
（2）热水器的效率是40%。
（3）完全燃烧煤气的质量是0.2kg。
【解答】解：（1）热水器中的水吸收的热量：
Q＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×100kg×（40℃﹣20℃）＝8.4×106J；
（2）热水器5小时内接收的太阳能：
E＝4.2×106J/h×5h＝2.1×107J；
热水器的效率：
η＝×100%＝×100%＝40%；
（3）煤气燃烧放出的热量全部被水吸收，即Q放＝Q吸＝8.4×106J，
由Q＝mq可知完全燃烧煤气的质量：
m′＝＝＝0.2kg。
答：（1）热水器中水吸收了8.4×106J热量；
（2）热水器的效率是40%。
（3）完全燃烧煤气的质量是0.2kg。
五．电功与电热的综合计算（共3小题）
11．【答案】见试题解答内容
【解答】解：（1）①S1 闭合时，当 S2 接B时，两电阻并联；
②当开关 S1 闭合，S2 接 A时，R2短路，只有电阻R1接入电路；
③当开关 S1 断开，S2 接 A时，R1、R2两电阻串联（串联电阻大于其中任一电阻）；
①中，两电阻并联，因并联的电阻小于其中任一电阻，根据P＝，功率最大，为高温挡；
（2）③中，当开关 S1 断开，S2 接 A时，R1、R2串联，总电阻最大，养生壶处于低温挡；
根据P＝UI可得电路中的电流大小：
I低＝＝＝1.25A；
（3）当开关 S1 闭合，S2 接 A时，为R1的简单电路，为中温挡，根据P＝可得：
R1＝＝＝88Ω；
（4）根据ρ＝得1L水的质量：
m＝ρV＝1×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，
在一标准大气压下水的沸点为100℃，将初温是12℃的一壶水烧开，水吸收的热量：
Q 吸＝cmΔt＝4.2×103 J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣12℃）＝3.696×105 J，
已知养生壶高温挡加热效率为80%，即η＝＝×100%，
烧开一壶水需要的时间为：
t＝＝＝420s。
答：（1）S1 闭合时，当 S2 接B时，两电阻并联，电路的电阻最小，根据P＝，电路的功率最大，为高温挡；
（2）养生壶处于低温挡工作时，电路中的电流大小为1.25A；
（3）R1的阻值为88Ω；
（4）水吸收的热量为3.696×105 J；烧开一壶水需要的时间为420s。
12．【答案】（1）低温挡正常工作时，流过电阻R2的电流0.88A；
（2）高温挡正常工作时，电阻R1、R2消耗的总功率为1210W；
（3）一次炸熟200g薯条需要吸收的热量为1.089×105J；
（4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，烹制一次薯条需要的时间为120s。
【解答】解：（1）因并联电路两端电压相等，串联电路的总电阻等于各分电阻之和，所以低温挡正常工作时，通过电阻R2的电流：I＝＝＝0.88A；
（2）2）高温挡正常工作时，开关S1闭合，开关S接b端，R1、R2并联，
则P1＝＝＝968W，P2＝＝＝242W；
总功率：P＝P1+P2＝968W+242W＝1210W；
（3）薯条质量m＝200g＝0.2kg，
薯条吸收的热量；Q吸＝c薯条m（t﹣t0）＝3.63×103J/（kg ℃）×0.2kg×（170℃﹣20℃）＝1.089×105J；
（4）根据η＝可得，需要消耗的电能：W＝＝＝1.452×105J；
若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，由P＝可得，加热时间：t＝＝＝120s。
答：（1）低温挡正常工作时，流过电阻R2的电流0.88A；
（2）高温挡正常工作时，电阻R1、R2消耗的总功率为1210W；
（3）一次炸熟200g薯条需要吸收的热量为1.089×105J；
（4）若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制，烹制一次薯条需要的时间为120s。
13．【答案】（1）A；（2）1；
（3）切换开关打到“3”位置时，电路工作1分钟消耗的电能为3×104J；
（4）高温工作状态时，将5千克的茶青由20℃加热到70℃需要750s。
【解答】解：（1）A、茶多酚由C、H、O三种元素组成的，故A正确；
B、茶多酚是由茶多酚分子构成的，1个茶多酚分子由22个碳原子、18个氢原子和11个氧原子构成的，故B错误；
C、茶多酚中碳、氢和氧三种元素的质量之比为（12×22）：（1×18）：（16×11）≠22：18：11，故C错误；
D、相对分子质量单位是“1”，不是“克”，常常省略不写，故D错误。
故选：A；
（2）由题意可知，R1＞R2，由P＝知切换开关连接触点4是关、切换开关连接触点1是高温挡、切换开关连接触点2自动挡、切换开关连接触点3低温挡；
（3）切换开关打到“3”位置时，电路为R1的简单电路，电路工作1分钟消耗的电能：
W1＝UI1t＝t＝×1×60s＝3×104J；
（4）茶叶吸收的热量：
Q吸＝c茶叶m（t﹣t0）＝3.6×103J/（kg ℃）×5kg×（70℃﹣20℃）＝9×105J；
由η＝可得消耗的电能：
W＝＝1.5×106J，
高温工作的功率为：
P高＝＝＝2×103W，
由P＝得需要的加热时间：
t′＝＝＝750s。
答：（1）A；（2）1；
（3）切换开关打到“3”位置时，电路工作1分钟消耗的电能为3×104J；
（4）高温工作状态时，将5千克的茶青由20℃加热到70℃需要750s。
六．电功与电能（共6小题）
14．【答案】见试题解答内容
【解答】解：
（1）由图乙知，高挡功率P高＝660W＝0.66kW，t1＝10min＝h；
低挡功率P低＝220W＝0.22kW，t2＝20min＝h＝h；
30min内电路消耗的总电能：
W＝W1+W2＝P高t1+P低t2
＝0.66kW×h+0.22kW×h
＝kW h＝×3.6×106J
＝6.6×105J；
（2）由图甲可知，当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，电路中电阻较小，由P＝可知，电功率较大，为“高挡”；
当S1闭合、S2断开时，电路中只有R1，电路中电阻较大，由P＝可知，电功率较小，为“低挡”；
由P＝UI可得通过R1的电流：
I1＝＝＝1A；
（3）从“低挡”到“高挡”，只是并联了R2，电源电压不变，R1的功率不变，则R2的功率：
P2＝P高﹣P低＝660W﹣220W＝440W，
由P＝可得：
R2＝＝＝110Ω。
答：（1）30min内电路消耗的总电能为6.6×105J；
（2）饮水机工作时，通过电阻R1的电流为1A；
（3）电阻R2的阻值110Ω。
15．【答案】（1）减小；（2）0.04；（3）电阻R2的阻值为193.6Ω；（4）消耗电能为1.4kW h。
【解答】解：（1）由图乙可知热敏电阻R3阻值随温度升高而减小；
（2）热敏电阻R3温度达到100℃时，衔铁被吸下，由图乙可知此时热敏电阻R3的阻值为50Ω，
此时控制电路中的总电阻为：R＝R0+R3＝100Ω+50Ω＝150Ω，
所以控制电路衔铁被吸下的最小电流为：I＝＝＝0.04A；
（3）在工作电路中，衔铁未被吸下，工作电路转为加热状态，此时为R1的简单电路，
则R1的电阻为：R1＝＝＝48.4Ω；
衔铁被吸下，工作电路转为保温状态，此时R1与R2串联，
此时电路中的总电阻为：R'＝＝＝242Ω，
所以电阻R2的阻值为：R2＝R'﹣R1＝242Ω﹣48.4Ω＝193.6Ω；
（4）电炖锅加热1小时消耗的电能：
W1＝P加t1＝1kW×1h＝1kW h，
电炖锅保温2小时消耗的电能：
W2＝P保t2＝0.2kW×2h＝0.4kW h，
则这次炖煮共消耗了的电能：
W＝W1+W2＝1kW h+0.4kW h＝1.4kW h。
故答案为：（1）减小；（2）0.04；（3）电阻R2的阻值为193.6Ω；（4）消耗电能为1.4kW h。
16．【答案】（1）R1；
（2）当气压较低时，电阻变小，由欧姆定律I＝，电路的电流变大，电磁铁对衔铁的吸引力变大，动触头与静触头连接，电动机连入电路中，开始充气；
当气压增大时，电阻增大，由欧姆定律，电路的电流变小，电磁铁对衔铁的吸引力变小，在弹簧弹力的作用下，静触头与动触头分离，充气停止；
（3）该充气城堡运行一天（按24小时算）消耗的电能5.76×106J。
【解答】解：
（1）在A处添加一个阻值随气压变化的电阻，使得气压较低时充气，即应将电动机连入电路中（此时电磁铁对衔铁的吸引力变大，动触头与静触头连接）；要求气压大时气压大时停止充气（动触头和静触头分离，电动机没有连入电路中），说明电磁铁的磁性减弱，即通过电磁铁的电流减小，由欧姆定律可知气敏电阻的阻值变大，所以应选择图丙中的R1；
（2）当气压较低时，电阻变小，由欧姆定律I＝，电路的电流变大，电磁铁对衔铁的吸引力变大，动触头与静触头连接，电动机连入电路中，开始充气；
当气压增大时，电阻增大，由欧姆定律，电路的电流变小，电磁铁对衔铁的吸引力变小，在弹簧弹力的作用下，静触头与动触头分离，充气停止；
（3）由图丙知，15min充气机充气5min，故1h内充气机充气20min，若充气机的功率为200W，1天内充气机消耗的电能：W＝Pt＝200W×24×20×60s＝5.76×106J。
故答案为：（1）R1；
（2）当气压较低时，电阻变小，由欧姆定律I＝，电路的电流变大，电磁铁对衔铁的吸引力变大，动触头与静触头连接，电动机连入电路中，开始充气；
当气压增大时，电阻增大，由欧姆定律，电路的电流变小，电磁铁对衔铁的吸引力变小，在弹簧弹力的作用下，静触头与动触头分离，充气停止；
（3）该充气城堡运行一天（按24小时算）消耗的电能5.76×106J。
17．【答案】（1）此时通过红灯的电流2A；
（2）25～30s内红灯和绿灯消耗的总电能2000J。
【解答】解：（1）第10s红灯两端的电压为100V，红灯的功率为P红＝200W，
由P＝UI可得，
此时通过红灯的电流为：I红＝＝＝2A，
（2）由图甲可知，红灯和绿灯在25～30秒内的功率都为200W，则总功率为：P总＝200W+200W＝400W，
红灯和绿灯消耗的总电能为：W总＝P总t＝400W×5s＝2000J。
答：（1）此时通过红灯的电流2A；
（2）25～30s内红灯和绿灯消耗的总电能2000J。
18．【答案】（1）1.44×108J；（2）414kg；（3）1.08×108J；（4）污染小，能源利用率高。
【解答】（1）电动机效率为80%，则输出功率为：P输出＝P输入η＝100×103W×80%＝8×104W；根据P＝Fv可知，牵引力为：F＝＝＝4800N，汽车0.5h行驶的路程s＝vt＝60km/h×0.5h＝30km＝30000m，则牵引力做的功W＝Fs＝4800N×30000m＝1.44×108J；
（2）在0.5h内该车行驶的距离：S＝Vt＝60km/h×0.5h＝30km，消耗电能：W＝30km×13.8kW h/km＝414kW h；消耗1kW h的电能相当于排放1.00kg的CO2，故排放的CO2质量为414kg；
（3）已知快充功率P＝60kW＝60000W，时间t＝0.5h＝1800s，利用P＝计算所消耗的电能W＝Pt＝60000W×1800s＝1.08×108J；
（4）与传统的燃油汽车相比，电动汽车污染小，能源利用率高。
故答案为：（1）1.44×108J；（2）414kg；（3）1.08×108J；（4）污染小，能源利用率高。
19．【答案】（1）变小；
（2）本次测试中电热丝消耗的总电能为6×104J；
（3）选择电阻c与a并联接入电路；43℃。
【解答】解：（1）分析表中数据可知当温度升高时，热敏电阻Ra的阻值变小；
（2）串联电路总电阻大于任一分电阻，并联电路总电阻小于任一分电阻，根据P＝可知低功率工作时两电阻串联，高功率工作时，两电阻并联，
串联电路总电阻等于各部分电阻之和，则两电阻串联时R＝R1+R2＝1210Ω+1210Ω＝2420Ω，
低功率工作时消耗的电能：W1＝t＝×10×60s＝1.2×104J，
高功率工作时消耗的电能：W2＝t+t＝×10×60s+×10×60s＝4.8×104J，
本次测试中电热丝消耗的总电能为：W＝W1+W2＝1.2×104J+4.8×104J＝6×104J；
（3）当通过电磁铁的电流达到0.05安时，低功率工作模式，根据欧姆定律可知此时控制电路总电阻：R总＝＝＝120Ω，
当通过电磁铁的电流达到0.04安时，高功率工作模式，根据欧姆定律可知此时控制电路总电阻：R总1＝＝＝150Ω，
人离开后，坐垫始终低功率工作，所以应该选择力敏电阻的阻值随压力的减小而减小，500N时力敏电阻的阻值最小为300Ω，
比较可知选择电阻c与a并联接入电路，
此时热敏电阻接入电路的阻值Ra＝＝＝200Ω，
由表格可知此时的温度为43℃。
答：（1）变小；
（2）本次测试中电热丝消耗的总电能为6×104J；
（3）选择电阻c与a并联接入电路；43℃。
七．电功率的计算（共16小题）
20．【答案】（1）R1的电阻值为50Ω。
（2）当开关S1、S2均闭合时，为高温挡，此时电路中的总电流为9.9A。
【解答】解：（1）当开关S1闭合、S2断开时，只有R1接入电路，且I1＝4.4A，
则R1的电阻值：R1＝＝＝50Ω；
（2）当开关S1、S2均闭合时，两个电阻并联，
因并联电路中各支路互不影响，则通过R1的电流不变，仍然为4.4A，
并联电路中各支路两端的电压相等，则通过R2的电流：I2＝＝＝5.5A，
根据并联的电流特点可知，此时电路中的总电流：I＝I1+I2＝4.4A+5.5A＝9.9A。
答：（1）R1的电阻值为50Ω。
（2）当开关S1、S2均闭合时，为高温挡，此时电路中的总电流为9.9A。
21．【答案】（1）高温挡；（2）R1＝48.4Ω；R2＝61.6Ω；（3）10560J。
【解答】解：（1）由电路图可知，当S闭合，R2短路，则R1单独接入电路，根据P＝，当电压一定时，电阻越小，则电功率越大，故此时处于高温挡；
（2）高温挡时，电阻R1的阻值R1＝＝＝44Ω；
低温挡时，电阻R1和R2串联的总电阻R总＝＝＝110Ω；
R2＝R总﹣R1＝110Ω﹣44Ω＝66Ω；
（3）低温挡时，I＝＝＝2A，则1分钟R1消耗的电能Q＝I2R1t＝（2A）2×44Ω×60s＝10560J；
故答案为：（1）高温挡；（2）R1＝44Ω；R2＝66Ω；（3）10560J。
22．【答案】（1）1、2；
（2）水龙头在温水挡正常工作时的电流为5A；
（3）水龙头在热水挡正常工作时的功率为3300W。
【解答】解：（1）当开关S接触1、2触点时，电路不通电，电热丝不工作，水龙头放出的是冷水；
当开关S接触2、3触点时，电路中只有R2电热丝工作，此时的电功率较小，水龙头处于温水挡，
水龙头在温水挡正常工作时的电流：I＝＝＝5A；
当开关S接触3、4触点时，电热丝R1、R2并联接入电路，并联电路总电阻小于任一分电阻，根据P＝可知此时的电功率最大，水龙头处于热水挡，
并联电路各支路两端电压相等，水龙头在热水挡正常工作时的功率：P′＝＝＝3300W。
答：（1）1、2；
（2）水龙头在温水挡正常工作时的电流为5A；
（3）水龙头在热水挡正常工作时的功率为3300W。
23．【答案】（1）通过R1的电流为1.5A；
（2）低温挡的功率为9W；
（3）R2的电阻值为12Ω。
【解答】解：（1）电源电压恒为6V，R1＝4Ω，则通过R1的电流为：
I1＝＝＝1.5A；
（2）只闭合S1时低温挡工作，此时电路为只有R1的简单电路，则低温挡的功率为：
P低＝＝＝9W；
（3）高温挡和低温挡的功率比为4：3，则高温挡功率为：
P高＝P低＝×9W＝12W，
S1、S2都闭合时为高温挡，此时R1、R2并联，因R1前后电压不变，电阻不变，所以功率不变，故R2的功率为：
P2＝P高﹣P低＝12W﹣9W＝3W，则R2的电阻值为：
R2＝＝＝12Ω。
答：（1）通过R1的电流为1.5A；
（2）低温挡的功率为9W；
（3）R2的电阻值为12Ω。
24．【答案】（1）低；
（2）中温挡的功率为9瓦；
（3）高温挡工作20分钟，眼罩消耗的电能为18000焦。
【解答】解：（1）如图乙所示电路，当开关S1闭合，S2断开，S3接a时，电热丝R1与R2串联，电路中的电阻最大；当开关S1、S2闭合，S3接a时，电热丝R2短路，电路为R1的简单电路，电路中的电阻较大；当开关S1、S2闭合，S3接b时，电热丝R1与R2并联，电路中的电阻最小。
电源电压一定，根据P＝可知，当开关S1闭合，S2断开，S3接a时，电路消耗的功率最小，即加热电路为低温挡；
当开关S1、S2闭合，S3接a时，电路消耗的功率较大，即加热电路为中温挡；当开关S1、S2闭合，S3接b时，电路消耗的功率最大，即加热电路为高温挡；
（2）由（1）可知，中温挡的功率为：P中＝P1＝＝＝9W；
（3）由（1）可知，当开关S1、S2闭合，S3接b时，电热丝R1与R2并联，此时加热电路为高温挡，
此时电热丝消耗的功率为：P2＝＝＝6W，
高温挡工作20min，眼罩消耗的电能为：W＝P高t＝（P1+P2）t＝（9W+6W）×20×60s＝18000J。
答：（1）低；
（2）中温挡的功率为9瓦；
（3）高温挡工作20分钟，眼罩消耗的电能为18000焦。
25．【答案】（1）0.3kg的果汁从10℃加热到30℃时所吸收的热量为2.52×104J。
（2）仅闭合S1时，只有破壁的功能，此时电路中正常工作的电流大小为2.5A。
（3）在破壁机加热时，S1断开、S2、S3闭合，仅R2工作，R2的阻值为55Ω。
【解答】解：（1）果汁吸收的热量为：
Q吸＝c果汁m果汁Δt＝4.2×103J/（kg ℃）×0.3kg×（30℃﹣10℃）＝2.52×104J；
（2）仅闭合S1时，只有破壁的功能，根据公式P＝UI可知，此时电路中正常工作的电流大小为：
I榨汁＝＝＝2.5A；
（3）破壁机加热时，S1断开、S2、S3闭合，仅R2工作，根据公式P＝可知，R2的阻值为：
R2＝＝＝55Ω。
答：（1）0.3kg的果汁从10℃加热到30℃时所吸收的热量为2.52×104J。
（2）仅闭合S1时，只有破壁的功能，此时电路中正常工作的电流大小为2.5A。
（3）在破壁机加热时，S1断开、S2、S3闭合，仅R2工作，R2的阻值为55Ω。
26．【答案】见试题解答内容
【解答】解：（1）小灯泡L标有“6V 3W”字样，表示灯的额定电压为6V，额定功率为3W，根据P＝UI＝，故灯的电阻：
RL＝＝＝12Ω；
（2）S1、S2都闭合时，R2短路，灯与变阻器并联，电流表测电路的总电流，因L恰好正常发光，故电源电压为U＝6V，灯正常发光时的电流：
IL＝＝0.5A
电流表示数即为干路的总电流，I＝1.1A，
根据并联电路电流的规律，通过变阻器的电流：
I1＝I﹣IL＝1.1A﹣0.5A＝0.6A，
R1在10min内消耗的电能：
W＝UI1t＝6V×0.6A×10×60s＝2160J；
（3）S1、S2都断开，R1与R2串联，调节滑片使R2的电功率为R1电功率的2倍，根据串联电路电流的规律，结合P＝UI＝I2R，电功率与对应的电阻成正比，故＝，
故R1＝×R2＝×10Ω＝5Ω，根据电阻的串联和欧姆定律，电路的电流：
I′＝＝＝0.4A，
R2的电功率：P2＝U2I′＝I′2R2＝（0.4A2×10Ω＝1.6W。
答：（1）小灯泡正常发光时的电阻为12Ω；
（2）S1、S2都闭合时，R1在10min内消耗的电能为2160J；
（3）S1、S2都断开，调节滑片使R2的电功率为R1电功率的2倍时，R2的电功率为1.6W。
27．【答案】（1）若要处于保温挡，开关拨到1处；
（2）加热电阻R1的阻值为48.4Ω；
（3）加热器工作10分钟消耗多电能为2.64×105J。
【解答】解：（1）当开关在1处时，电阻R1和R2串联，电路总电阻R总＝R1+R2最大，根据公式P＝可知电动率最小，则是保温挡。
（2）当开关接2处，滑动变阻器的滑片移到最右端时，只有电阻R2工作，是高热挡，功率为P高＝1000W，
即电阻R2的大小是，R2＝＝＝48.4Ω；
（3）当滑动变阻器R1的阻值调到61.6Ω时，
电路总电阻为R总＝R1+R2＝61.6Ω+48.4Ω＝110Ω；
加热器工作10分钟消耗多电能为W＝＝＝2.64×105J。
答：（1）若要处于保温挡，开关拨到1处；
（2）加热电阻R1的阻值为48.4Ω；
（3）加热器工作10分钟消耗多电能为2.64×105J。
28．【答案】（1）保温洗涤；
（2）脱水过程中消耗的电能为108000J；
（3）洗衣机处于“加热水”状态（R1与R2并联）正常工作的功率为2200W。
【解答】解：（1）由电路图可知，开关置于1位置时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，总功率最大，洗衣机处于“加热水”状态；开关置于2位置时，电动机与R2并联，洗衣机处于“保温洗涤”状态；开关置于3位置时，电路中只有电动机工作，洗衣机处于脱水状态；
（2）脱水过程中消耗的电能：W＝Pt＝300W×6×60s＝108000J；
（3）开关应置于1位置时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，总功率最大，洗衣机处于“加热水”状态，
因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，“加热水”状态正常工作的功率：
P加热＝+＝+＝2200W。
答：（1）保温洗涤；
（2）脱水过程中消耗的电能为108000J；
（3）洗衣机处于“加热水”状态（R1与R2并联）正常工作的功率为2200W。
29．【答案】（1）高；（2）减小；（3）打印笔的电功率是80W。
【解答】解：（1）当S、S1都闭合时，两电阻并联，总电阻最小，根据P＝可知，此时总功率较大，为高挡；
（2）温度在120℃﹣360℃之间时，打印笔工作时的电阻随温度的升高逐渐增大，P＝可知发热功率随温度升高而逐渐减小；
（3）由图丙可知，温度为250℃时，一个发热电阻的阻值为1210Ω，打印笔的电功率：P＝＝80W。
故答案为：（1）高；（2）减小；（3）打印笔的电功率是80W。
30．【答案】（1）内能；
（2）当电路处于加热状态时，通过电阻R2的电流为0.4A；
（3）当电路处于保温状态时，若电路消耗的功率P＝48.4W，则电热丝R1连入电路的阻值应为450Ω。
【解答】解：（1）电热丝加热时，把电能转化为内能；
（2）当开关S1闭合、S2接b时，电路处于加热状态，此时只有R2工作，
由P＝UI可知，通过电阻R2的电流：I＝＝＝0.4A；
（3）当开关S1闭合、S2接a时，电路处于保温状态，此时R1、R2串联，
由P＝可知，电路中串联的总电阻：R＝＝＝1000Ω，
R2的阻值：R2＝＝＝550Ω，
根据串联电路的电阻特点可知，电热丝R1连入电路的阻值：R1＝R﹣R2＝1000Ω﹣550Ω＝450Ω。
故答案为：（1）内能；
（2）当电路处于加热状态时，通过电阻R2的电流为0.4A；
（3）当电路处于保温状态时，若电路消耗的功率P＝48.4W，则电热丝R1连入电路的阻值应为450Ω。
31．【答案】（1）高挡工作时，电路中的电流为2A；
（2）加湿器处于低挡时的电功率为88W；
（3）加湿器工作30分钟消耗的电能为3.696×105J。
【解答】解：（1）由题意可知，加湿器的高挡功率为440W，由P＝UI可知，高挡工作时，电路中的电流：I＝＝＝2A；
（2）由电路图可知，当旋转开关接3、4触点时，电路为R1的简单电路，此时电路的总电阻最小，由P＝UI＝可知，电源的电压一定时，电路的总功率最大，加湿器处于高挡，
由P＝UI＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝110Ω，
因R2＝4R1，所以R2的阻值：R2＝4R1＝4×110Ω＝440Ω，
旋转开关接2、3触点时，R1与R2串联，此时电路的总电阻最大，由P＝UI＝可知，电源的电压一定时，电路的总功率最小，加湿器处于低挡，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以此时电路的总电阻：所以，R＝R1+R2＝110Ω+440Ω＝550Ω，
则加湿器处于低挡时的电功率：P低挡＝＝＝88W；
（3）由图乙可知，加湿器工作30min内，高挡工作的时间为10min，低挡工作的时间为20min，
由P＝可得，加湿器工作30分钟消耗的电能：W＝P高t高+P低t低＝440W×10×60s+88W×20×60s＝3.696×105J。
答：（1）高挡工作时，电路中的电流为2A；
（2）加湿器处于低挡时的电功率为88W；
（3）加湿器工作30分钟消耗的电能为3.696×105J。
32．【答案】（1）ec；
（2）电源电压是6V；
（3）滑片P移动到中点时，定值电阻R0和滑动变阻器的电功率之比是2：5。
【解答】解：由电路图知，滑动变阻器R和电阻R0串联，电压表V1测R0两端电压，V2测R两端电压，电流表测电路中电流。
（1）滑动变阻器的滑片P从b点滑到a点的过程中，滑动变阻器R连入电路的电阻变小，电路中的电流变大，根据串联电路的分压原理可知：滑动变阻器两端的电压变小，R2两端的电压变大；
所以图乙中dc是表示电压表V2的示数随电流表示数变化的图线，ec是表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图线；
（2）由图象可以看出，滑片P在b点时电流Ib＝0.1A，U1＝1V、U2＝5V，
所以电源电压：U＝U1+U2＝1V+5V＝6V；
定值电阻R0的阻值是：R0＝＝＝10Ω；
R接入电路的最大阻值是：R＝＝＝50Ω。
（3）滑片P移动到中点时，串联电路中电流处处相等，根据P＝I2R可知定值电阻R0和滑动变阻器的电功率之比：＝＝＝＝。
故答案为：（1）ec；
（2）电源电压是6V；
（3）滑片P移动到中点时，定值电阻R0和滑动变阻器的电功率之比是2：5。
33．【答案】（1）闭合；
（2）电加热丝R1的阻值为121Ω；
（3）电煎药壶处于保温挡时的功率80W；
（4）小于。
【解答】解：（1）由电路图可知，当单刀双掷开关S1拨到“1”位置，开关S2断开时，电阻R1、R2串联；当单刀双掷开关S1拨到“2”位置，开关S2断开时，电路为电阻R2的简单电路；当单刀双掷开关S1拨到“2”位置，开关S2闭合时，电阻R1、R2并联；
由串并联电路电阻特点可知，两电阻串联时电路的总电阻最大，两电阻并联时电路的总电阻最小，且P＝可知，当电源电压一定时，电路总电阻越小，电路总功率越大，因此当单刀双掷开关S1拨到“1”位置，开关S2断开时，电煎药壶处于保温挡；当单刀双掷开关S1拨到“2”位置，开关S2断开时，电煎药壶处于文火挡；当单刀双掷开关S1拨到“2”位置，开关S2闭合时，电煎药壶处于武火挡；
（2）由P＝可知，电加热丝R2的阻值：R2＝＝＝484Ω；
当单刀双掷开关S1拨到“2”位置，开关S2闭合时，电阻R1的电功率：P1＝P武火﹣P文火＝500W﹣100W＝400W，
电加热丝R1的阻值：R1＝＝＝121Ω；
（3）因串联电路的总电阻等于各分电阻之和，所以电成药壶处于保温挡时的功率：P保温＝＝＝＝80W；
（4）由图丙可知，电煎药壶武火加热前半段时间药液温度变化量Δt1＝48℃﹣18℃＝30℃，后半段时间药液温度变化量Δt2＝98℃﹣48℃＝50℃，
由Q吸＝cmΔt可知，电煎药壶武火加热时药液后半段时间吸收的热量多，
由P＝的变形式W＝Pt可知，电煎药壶武火加热时前后半段时间内消耗的电能相等，
由η＝×100%可知，电煎药壶武火加热前半段时间的加热效率小于后半段时间的加热效率。
答：（1）闭合；
（2）电加热丝R1的阻值为121Ω；
（3）电煎药壶处于保温挡时的功率80W；
（4）小于。
34．【答案】（1）S和S1均闭合时，电路中的总电流为3A；
（2）R1和R2的电阻值分别为110Ω、220Ω；
（3）30min内电饭煲消耗的电能为9.9×105J；
（4）在不同电压下，电饭煲从S1第一次自动断开到重新闭合期间产生的热量相同。若使用该电饭煲时的实际电压为198V，则从S1第一次自动断开到重新闭合需要的时间为247s。
【解答】解：（1）由图乙可知，当S和S1均闭合时，电阻R1与R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由P＝可知，电饭煲的功率最大，电饭煲处于高温挡；
由图丙可知，此时电饭煲的电功率P高＝660W，
由P＝UI可知，此时电路中的总电流：I＝＝＝3A；
（2）由图乙可知，当开关S闭合，S1断开时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电饭煲处于低温挡；
由图丙可知，此时电饭煲的电功率P低＝440W，
由P＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝110Ω；
电饭煲高温挡工作时，R2的电功率：P2＝P高﹣P低＝660W﹣440W＝220W，
由P＝可知，R2的阻值：R2＝＝＝220Ω；
（3）由图丙可知，0～30min，以功率P低＝440W的工作时间t1＝15min＝900s，
以功率P高＝660W的工作时间t2＝30min﹣15min＝15min＝900s，
0～30min内电饭煲消耗的总电能：W＝W1+W2＝P低t1+P高t2＝440W×900s+660W×900s＝9.9×105J；
（4）电饭煲在220V电压下正常工作时，由图丙可知，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开时的时间t＝15min﹣10min＝5min＝300s，
此过程中产生的热量：Q＝W＝P高t＝440W×300s＝1.32×105J，
电饭煲最大功率时电路中的总电阻：R＝＝≈73.3Ω，
根据题意可知，在不同电压下，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开产生的热量相同。
由Q＝W＝t可得，在实际电压198V时，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开需要的时间：t′＝＝≈247s。
答：（1）S和S1均闭合时，电路中的总电流为3A；
（2）R1和R2的电阻值分别为110Ω、220Ω；
（3）30min内电饭煲消耗的电能为9.9×105J；
（4）在不同电压下，电饭煲从S1第一次自动断开到重新闭合期间产生的热量相同。若使用该电饭煲时的实际电压为198V，则从S1第一次自动断开到重新闭合需要的时间为247s。
35．【答案】（1）如图；
（2）①电路中电流为6.8A；
②消耗的电能为8.43×105J；
③R2的阻值为20.5Ω。
【解答】解：
（1）连接OA就是最长的动力臂，根据杠杆平衡的条件，要使杠杆平衡，动力方向向上，据此可画出最小的动力F；如图所示；
（2）由P＝UI得，
最大转速粉时电路中电流为I＝＝≈6.8A；
（2）由P＝知，在电源电压一定时，电功率与电阻成反比，要使电路功率最大，总电阻要最小，所以当S接2、S2闭合，此时只有R1接入电路；
因为P＝，
所以两种情况下消耗的电能为W＝W大+W小＝P大t大+P小t小＝1210W×5×60s+800W×10×60s＝8.43×105J；
（3）以大功率加热时，电路只有R1工作，
由P＝知R1阻值为R1＝＝＝40Ω；
以小功率加热时，R1，R2串联工作，R＝＝＝60.5Ω；
R2＝R总﹣R1＝60.5Ω﹣40Ω＝20.5Ω。
答：（1）如图；
（2）①电路中电流为6.8A；
②消耗的电能为8.43×105J；
③R2的阻值为20.5Ω。
八．焦耳定律的计算（共3小题）
36．【答案】（1）在对外供热时的最低功率P低为880W；
（2）中挡功率正常工作10分钟，电流产生的热量Q中为6.6×105J；
（3）在对外供热时的最高功率P高为1980W。
【解答】解：当开关S1闭合时，只有R1工作，当开关S2闭合时，只有R2工作，当开关S1、S2同时闭合时，R1、R2并联；
根据并联电路的电阻特点可知，当开关S1、S2同时闭合时，R1、R2并联，此时电路中的电阻最小，根据P＝可知，电路中的总功率最大，电暖器处于高挡；
根据题意可知，R1＞R2，所以当开关S1闭合时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，电功率最小，电暖器处于最低挡，
当开关S2闭合时，只有R2工作，电暖器处于中挡；
（1）在对外供热时的最低功率：P低＝＝＝880W；
（2）在对外供热时的中挡功率：P中＝＝＝1100W，
中挡功率正常工作10分钟，电流产生的热量Q中＝W＝P中t＝1100W×10×60＝6.6×105J；
（3）在对外供热时的最高功率：P高＝P低+P中＝880W+1100W＝1980W。
答：（1）在对外供热时的最低功率P低为880W；
（2）中挡功率正常工作10分钟，电流产生的热量Q中为6.6×105J；
（3）在对外供热时的最高功率P高为1980W。
37．【答案】（1）热；（2）变大；减小；720W；（3）44Ω。
【解答】解：（1）当开关S与1、2位置同时连接时，R0与R串联，电热丝工作，所以吹热风；
（2）由图象知温度升高到400℃时，R0电阻增大；电源电压不变，当R0电阻变大时，电路中电流变小，电热丝阻值不变，由P＝I2R，可知电热丝电功率减小；
由图可知，R0的阻值最小为10Ω，R总＝R0+R＝10Ω+45Ω＝55Ω，电热丝所在电流I＝＝＝4A，该电热丝的最大功率：P＝I2R＝（4A）2×45Ω＝720W；
（3）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流为1A，工作20s，消耗的电能W＝UIt＝220V×1A×20s＝4400J，
热损耗Q＝0.2×W＝0.2×4400J＝880J，由Q＝I2Rt，可知R电动＝＝＝44Ω。
故答案为：（1）热；（2）变大；减小；720W；（3）44Ω。
38．【答案】（1）随温度升高而增大；
（2）防雾膜在高发热模式下工作1分钟，所产生的热量为3360J；
（3）32℃﹣40℃。
【解答】解：（1）由图可知，热敏电阻R的阻值随温度升高而增大；
（2）由图乙可知，工作电路中，当动触点和静触点接触时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由P＝可知，电路中的总功率最大，防雾膜处于高发热模式；
当动触点和静触点分开时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，防雾膜处于低发热模式；
高发热模式下，R2的电功率：P2＝＝＝48W；
则高发热模式的总功率：P高＝P低+P2＝8W+48W＝56W，
由P＝可知，防雾膜在高发热模式下工作1分钟，所产生的热量：Q＝W＝P高t＝56W×1×60s＝3360J；
（3）由I＝可知，控制电路中的电流为0.02A时，控制电路中的总电阻：R总＝＝＝400Ω，
根据串联电路的电阻特点可知，此时热敏电阻R的最小阻值：R小＝R总﹣R滑大＝400Ω﹣100Ω＝300Ω，
此时热敏电阻R的最大阻值：R大＝R总﹣R滑小＝400Ω﹣0Ω＝400Ω，
由图丙可知，镜面的温度变化范围为32℃﹣40℃。
故答案为：（1）随温度升高而增大；
（2）防雾膜在高发热模式下工作1分钟，所产生的热量为3360J；
（3）32℃﹣40℃。
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