电功与电热综合计算

电功和电热综合计算1.如图8所示电路中，已知灯L的额定功率为1.2W，电路两端电压U=4V，定值电阻R的电阻值为10Ω。通电时间为lOOs，电流在电阻R上产生10J的热量。灯L的额定电压为_________V。(设灯丝的电阻不随温度变化)。2.小刚用如图甲所示电路来探究电流与电压的关系，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从a端移至b端，电流表和电压表的示数变化关系如图乙所示，由图像可得，定值电阻R1的阻值是Ω．实验时，电源电压保持5V不变，当滑片P位于a端时，滑动变阻器消耗的电功率是W，此时，电阻R1在10min内产生的热量为J．答案：100.4603.如图所示电路，电源电压不变。闭合开关S，当滑片P置于变阻器的中点时，电压表的示数为4V；当滑片P置于变阻器的b端时，电压表的示数变化了2V，在15s内定值电阻R1产生的热量为60J。则下列结果正确的是（）A.电源电压为10VB.R1的阻值为18ΩC.滑动变阻器R的最大阻值为9ΩD.R1先后两次消耗的电功率之比为4﹕3答案：C【解析】本题为计算类选择题，可以直接求解，也可利用“代入法”逐一排除。解：当滑片P置于变阻器的b端时电压表示数应是增大2V即此时为6V，设滑动变阻器最大阻值为R，可得VRIVRI6,4221即)1(3421II因为电源电压不变，故)2(641211VRIVRI15s内定值电阻R1产生的热量为60J即)3(4122WRI解得：滑动变阻器最大阻值R=9Ω；定值电阻阻值R1=9Ω；电源电压为12V；R1先后两次电流之比为4﹕3，故消耗的电功率之比为16﹕9。4.如图19所示，电源电压U=12V，电热丝R1=4Ω，R2=8Ω。(1)(3分)开关S闭合后电流表的示数为多少？(2)(3分)开关S闭合后，电热丝R2在10s内产生的热量是多少？答案：⑴A184V1221RRUI⑵J80s108)A1(22RtIQ35．⑴2.4N⑵W36.0s4m2.03N4.2tFnhtFstWP⑶%3.83m6.0N4.2m2.0N6FsGh5．如图所示的电路中，R1＝6Ω，R2＝20Ω，R3＝30Ω，电源电压保持不变。当S1、S2都闭合时，电流表的示数是0.6A，求：(1)电源电压是多少?这时R2中的电流是多少?(2)当S1、S2都断开时，1分钟R1产生的热量是多少?答案：（1）18V0.9A（2）90J6．右图是某品牌家用电饭锅的工作原理图，已知R2的阻值为44Ω；单独闭合开关S1时，电饭锅处于保温状态，此时的保温功率为40W。求：（1）R1阻值是多少？（2）同时闭合开关S1、S2，电饭锅工作1min消耗多少电能？答案：解：（1）R1的电阻值:R1＝U2P保温＝(220V)240W＝1210Ω……………………………2分(2)同时闭合开关S1、S2时，两电阻并联，工作1minR1消耗的电能:W1＝P保温t＝40W×60s＝2.4×103J………………………………………1分R2消耗的电能:W2＝U2R2t＝(220V)244Ω×60s＝6.6×104J……………………………………1分电路消耗的电能:W＝W1＋W2＝2.4×103J＋6.6×104J＝6.84×104J………………………1分7．5月20日是“中国学生营养日”，学生的膳食结构越来越受到学校、家庭和社会的重视。妈妈为了改善小红的早餐营养，买了一台全自动豆浆机，豆浆机的工作原理示意图和铭牌如下：(1)计算豆浆机正常工作时的最大电流。．(2)豆浆机做一次豆浆，若电动机累计工作3分钟，电阻丝累汁加热12分钟，则总共消耗多少电能?答案：（1）由P=UI得：I＝UP＝VW220800＝3．64A(公式、过程、结果各一分)……(3分)（2）由P＝tW得：W＝Pt加热时消耗的电能：W1＝P1t1＝800W×l2×60s＝576000J电动机工作时消耗的电能：W2＝P2t2＝150W×3×60s＝27000J……(3分)总共消耗的电能：Ws＝W1+W2＝576000J+27000J＝603000J……(1分)答：正常工作时，通过豆浆机的最大电流3．64A，做一次豆浆总共消耗603000J电能。8.现代生物医学研究使用的细菌培养箱内的温度需要精确测控，测控的方法之一是用热敏电阻来探测温度。如图甲所示的电路，将热敏电阻Ro置于细菌培养箱内，其余都置于箱外。这样既可以通过电流表的示数来表示箱内温度，又可以通过电压表的示数来表示箱内温度。已知该电路中电源电压是l2V，定值电阻R的阻值是200Ω。热敏电阻Ro的阻值随温度变化的关系如图乙所示。求：(1)当培养箱内的温度降低时，电流表的示数如何变化？(2)当培养箱．内的温度为40℃时，电压表的示数是多大？(3)已知电流表的量程是0~30mA，电压表的量程是0~8V，则此电路能够测量的最高温度是多大？此时热敏电阻Ro消耗的电功率是多大？9.微波炉是一种清洁卫生无污染，效率较高的家用电器。某微波炉的铭牌如下表所示。将体积为275ml、初温是20℃的水放入该微波炉中用最大功率加热1min，取出后测得水温是40℃。若水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。求：（1）微波炉加热时，电路中的电流是多少？（2）加热过程中消耗的电能是多少？（3）加热过程中，水吸收的热量是多少？解：（1）根据P=UI得，UPI1100w/220V=5A(2分)（2）方法一：根据W=Pt得，微波炉消耗的电能是：W=Pt=1100W×60s=6.6×104J（2分）方法二：根据W=Pt得，微波炉消耗的电能：W=Pt=1.1×601h≈0.0183kWh(0.0183∽0.02kWh都给满分)方法三：W=UIt=220V×5A×60s=6.6×104J（3）根据Vm得：Vm1.0×103kg/m3×275×10-6m3=0.275kg（1分）Q=cm(t-t0)得，水吸收的热量：Q吸=c水m水（t-t0）=4.2×103J/(kg·℃)×0.275kg×(40℃-20℃)=2.31×104J（2分）10．发光二极管(LED)具有高亮度、低能耗等优点，将在我市推广使用。如图甲所示是LED的实物图和元件符号。防触电保护类型I类额定容积20L型号NN-S313WF电源频率50Hz额定电压220V质量12kg最大功率1100W把一个额定电压为3V的LED接入电源电压恒为4.5V的电路，如图乙所示。(1)闭合开关S，LED发光；断开S，改变电源的正负极后闭合S，LED却不发光，可见，LED具有(填“单向”或“双向”)导电性；(2)移动滑片P，测得电流表与电压表的示数变化关系如图丙所示。当该LED正常工作时，消耗的电功率多大?此时变阻器R’接人电路的阻值多大?答案：11．电磁炉是一种新型灶具，炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时会产生磁场，这个变化的磁场又会引起电磁炉上面的铁质锅底产生感应电流（即涡流），涡流使锅体及食物的温度升高，所以电磁炉煮食的热源来自于锅具本身。小明在探究“家用电器”的综合实践活动中，以家里的电磁炉为观察研究对象，在表中记录了有关数据。观察对象有关记录和相关活动观察电磁炉铭牌U额＝220VP额＝2KW观察电能表铭牌220V10(40)A50Hz2000r/(kw·h)用电磁炉加热m=1kg．初温t=25℃的水关闭家里其它用电器，只将电磁炉接入电路中工作，观察电能表，表盘在2.5min内转了150r，此时用温度计测得的水温为85℃请你解答下列问题：（1）加热2.5min水所吸收的热量是多少？[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]（2）电磁炉工作2.5min消耗的电能是多少？比较（1）（2）两问的结果，说明了什么问题？（3）电磁炉的实际功率是多少？请你将求解结果与表中的额定功率进行比较，发现了什么问题？并解释原因。答案：（1）水吸收的热量2.52×105J（2）消耗的电能2.75×105J电磁炉消耗的电能大于水吸收的热量，说明电磁炉产生的热量有一部分被锅体吸收（水吸收的热量小于电磁炉消耗的电能，有电能消耗在锅体上）（3）电磁炉的实际功率1800W。P实P额，电磁炉两端的实际电压小于额定电压。12.新型炊具，它具有加热快，效率高，节能环保，使用方便等特点，其工作原理是利用感应线圈通以交流电产生交变磁场，在其烹饪锅体内产生涡流，使运动电子与金属正离子发生频繁碰撞，从而产生大量的热，这种热直接发生于锅体本身，故热能损耗小，热效率高达80％且加热均匀，烹调迅速，节能省电。小华在一次课外活动中，对家用电磁炉进行了相关的观察和研究，并记录了有关数据，如下表：请你就他在活动中获得的有关资料，求解或提出有关问题：（1）加热5min，水所吸收的热量；（2）电磁炉工作5min消耗的电能；（3）电磁炉的功率；（4）请你将（3）的结果与他在活动中的有关数据进行比较，发现了什么新问题？并解释原因。答案：（1）1.68×105J(2)2.7×105J(3)900W(4)电磁炉的实际功率小于额定功率。这说明电磁炉两端的电压比额定电压要低，电磁炉没有正常工作。13．随着生活水平的提高，很多家庭都使用了电热水器(如图甲所示)。下表是某品牌家用电热水器的主要参数。安装方式加热方式产品容量内胆材质水温调节额定功率电源性能产品重量挂式金圭特护加热棒60L金圭特护内胆(35-75)±5℃3000W220V/50Hz24kg(1)求该热水器正常工作时的电流；从安全方面考虑，电热水器的插座应选用图乙还是图丙？观察对象有关记录和相关活动观察电磁炉铭牌U额=220VP额=1kW观察电能表的铭牌220V10(40)A50Hz2000r／kW·h用电磁炉加热一壶水（水的质量m=2kg,初温t=30℃）关闭家里其他用电器，只将电磁炉接入电路烧水观察电能表，表盘在5min内转了150r，此时用温度计测得的水温为50℃。(2)求装满水的该热水器正常工作时，水温升高50℃所用的时间。不计热量损失。［ρ水=1．0×103Kg/m3，c水=4．2×103J/(Kg·℃］。答案：(1)由P=UI得：AVWUPI6.132203000，应选用乙种插座。(2)60L水的质量：m=ρV=1．0×103Kg/m3×60×10-3m3=60KgQ吸=cmΔt=4．2×103J/(Kg·℃)×60Kg×50℃=1．26×107JQ吸=WW=Pt水温升高50℃所用的时间sWJPWt37102.430001026.114．某同学发现深夜家里的台灯比傍晚时要亮，学习了电功率的知识后，他知道这与电灯两端的电压有关系。但家中没有电压表，他借助家中的电能表测得，傍晚只亮这盏台灯时，在4min10s内电能表的转盘转了2转，电能表的铭牌如图23所示，电灯的铭牌上标有“220V25W”的字样。请你帮他估算出此时：（1）台灯两端的实际电压和实际功率；（2）说明在此估算过程中用到了哪些近似？答案：(2)计算时没有考虑灯丝温度对电阻的影响，近似认为灯丝电阻不变；没有考虑电路电压对电能表工作的影响。15.如下图所示，标有“6V.3W”字样的小灯泡与最大阻值为10Ω的滑动变阻器串联在电路中。当变阻器连入电路中的电阻为6Ω时灯正常发光。（不考虑灯泡电阻受温度影响，电源电压不变）求：（1）灯泡电阻.电源电压；6221(1)23.6104000(1)1800400016(1)250(220)1936(1)25161936176(2)WJJWJPWtsUVRPWUPRWV实额额实实解:分分分分（2）灯泡正常发光1min，变阻器产生的热量。答案：（1）灯正常发光时的电流I=LLUP=VW63=0.5A灯泡电阻为RL=IUL=AV3.06=12Ω电源电压U=UL+IR=6V+0.5A×6Ω=9v(2)变阻器产生的热量Q=W=URIt=I2Rt=(0.5A)2×6Ω×60s=90J16．小明学了家庭电路知识后，利用电能表和秒表测量家中电热水器的实