第十六章专题集训六　电功率与电热的综合计算—2020秋九年级沪科版物理全册导学检测

专题集训六　电功率与电热的综合计算
专题概述
1.有关电功、电功率的基本公式
电功
电功率
适用条件
基本
公式
W=Pt
P=Wt
适用于各种电路
W=UIt
P=UI
推导
公式
W=U2Rt
P=U2R
并联
只适用于纯电
阻电路(电能全
部转化为内能)
W=I2Rt
P=I2R
串联
总功与
总电功率
的计算
不论是串联电路,还是并联电路,总有:
W总=W1+W2+W3+……
P总=P1+P2+P3+……
2.有关电功、电功率和电热的综合计算题解题思路
(1)明确电路的连接情况。
(2)明确公式的适用范围。
(3)能够从铭牌或表格数据中提取有用的信息,挖掘出隐含条件。
专题训练
　　　　　　　　　　　　　　　　
类型一:串、并联电路中电功、电热的计算
1.(2019岳阳中考)如图所示,电源电压恒定不变,闭合开关后,滑动变阻器的滑片P由b端移到某点c的过程中,电压表的示数由4 V变为3 V,电流表的示数由0.2 A变为0.3 A,由此可知(　　)
A.电源电压为7 V
B.R1的阻值为20 Ω
C.电路消耗的最小功率为1.2 W
D.滑片P在b端时,10秒内R1产生的热量为12 J
2.(2019青岛中考改编)如图甲是一个电加热器的工作原理图,其中R1和R2是阻值不变的发热电阻;图乙是它的部分参数。当电加热器正常工作时,下列说法正确的是(　　)
甲　
额定电压
220 V
额定加热功率
990 W
额定保温功率
110 W
乙
A.只闭合开关S,加热器的功率为990 W
B.开关S闭合,S1由断开到闭合,电路中电流变大,R2的功率变小
C.加热器在保温状态下工作5 min,产生3.3×104 J的热量
D.电阻R1与R2的阻值之比为1∶8
3.如图甲所示是家用电吹风的工作原理图,电吹风工作时可以吹出热风,也可以吹出凉风。要让电吹风工作时吹出热风,它的开关应置于图甲中　　　　(选填“1”“2”或“3”)位置。某次用该电吹风将头发吹干的过程中,电吹风的功率随时间的变化关系如图乙所示,则在该次吹干头发过程中电吹风消耗的总电能是　　　　J。?
甲　乙
4.
如图所示的电路中,定值电阻R1=150 Ω、R2=300 Ω。闭合开关S后,电流表A2的示数为5 mA。求:
(1)电阻R1两端的电压为多少?
(2)电流表A1的示数为多少?
(3)电路工作5 min,R1产生的焦耳热是多少?
类型二:电热器类电功、电热的计算
5.如图所示是一则公益广告,浓浓的孝心渗透着社会主义核心价值观。小姬给爷爷网购了一台电热足浴器,其铭牌的部分参数如图甲所示,足浴器某次正常工作时控制面板显示如图乙所示。[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)]求:
(1)此时足浴器的工作电流(计算结果保留一位小数)。
(2)足浴器装入最大容量初温为22 ℃的水,当水温达到控制面板上显示的温度时水所吸收的热量。
(3)上述加热过程耗时16 min,该足浴器的热电效率。
6.(2019临沂中考)图甲是小明家安装的即热式热水器,其具有高、低温两挡加热功能,低温挡功率为5 500 W,内部等效电路如图乙所示,R1和R2是两个电热丝。某次小明用高温挡淋浴时,水的初温是20 ℃,淋浴头的出水温度为40 ℃,淋浴20 min共用水100 L。假设热水器电热丝正常工作且产生的热量全部被水吸收[c水=4.2×103 J/(kg·℃)],求:
甲　　乙
(1)电热丝R1的阻值。
(2)该热水器高温挡功率。
类型三:综合运用
7.(2019昆明中考)如图是一个家用电热水龙头。打开龙头开关,几秒就可以流出热水,这种加热水的过程很短,俗称“过水热”。某品牌电热水龙头的额定功率是3 000 W,额定电压是220 V,则该电热水龙头正常工作时的电阻是　　　　Ω(计算结果精确到0.1)。某次使用该龙头加热水时,测得实际电压为235 V,水的初温为21 ℃,加热14 s,得到0.5 L、末温42 ℃的热水,则加热水的功率是　　　　W。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]?
8.(2019天水中考)如图甲是家用电暖器,利用电热给煤油加热取暖。图乙为其简化的电路原理图,已知电阻R1>R2,铭牌见下表。在电暖器跌倒时,跌倒开关S自动断开,切断电源,保证安全。电暖器有“高温挡”“中温挡”和“低温挡”三个挡位,解答下列问题。[已知c煤油=2.1×103 J/(kg·℃),ρ煤油=0.8×103 kg/m3]
甲　　乙
额定电压
220 V
煤油体积
25 L
功率选择
1 500 W/1 100 W/400 W三挡可调
操作方式
手动
(1)煤油温度升高20 ℃时,吸收了多少焦耳的热量?
(2)R1的阻值是多少?(写出必要的文字说明)
(3)某同学用两个阻值和R1、R2均相同的电热丝串联,制成一个新的电热器,将它接在家庭电路中工作11 min,产生的热量是多少?
专题集训六　电功率与电热的综合计算
专题训练
1.C　2.C　3.1　13 200
4.(1)1.5 V　(2)15 mA　(3)4.5 J
5.(1)2.3 A　(2)4.2×105 J　(3)87.5%
6.解:(1)由乙图知,只闭合开关S1时,电路中只有R1工作,此时为低温挡;同时闭合S1、S2时,两电阻并联,为高温挡。低温挡功率为5 500 W,由P=U2R得:R1=U2P=(220V)25 500 W=8.8 Ω;
(2)水的体积V=100 L=0.1 m3,质量:m=ρV=1.0×103 kg/m3×0.1 m3=100 kg,
水吸收的热量:Q吸=c水m(t2-t1)=4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(40 ℃-20 ℃)=8.4×106 J,
电热丝工作产生的热量全部被水吸收,所以电热丝消耗的电能:W=Q吸=8.4×106 J,所用时间:t=20 min=1 200 s,高温挡功率:P'=Wt=8.4×106J1 200 s=7×103 W。
7.(1)16.1　(2)3 150
8.解:(1)m=ρ煤油V=0.8×103 kg/m3×25×10-3 m3=20 kg
Q=c煤油mΔt=2.1×103 J/(kg·℃)×20 kg×20 ℃=8.4×105 J;
(2)由于R1>R2,由P=U2R可知,当电压一定时,电阻越大,功率越小,所以S、S1闭合,只有R1工作时,电路中电阻最大,功率最小,P低=400 W。
R1=U2P低=(220V)2400 W=121 Ω;
(3)R2=U2P中=(220V)21 100 W=44 Ω
R串=R1+R2=121 Ω+44 Ω=165 Ω
Q=U2R串·t=(220V)2165 Ω×660 s=1.936×105 J。