人教版九年级物理上册第18章-专题12 电功、电功率与电热的综合计算课件22张 (共22张PPT)

9．(2014，哈尔滨)在物理小组课外活动中，慧龙小组同学利用两段阻 值不同的电热丝R1和R2，设计成高、中、低三挡的电热器，电路图如图
所示，其R1 ＝2R2 。在安全情况下 ，用三挡分别给同一容器中质量相同
的水加热(水均未沸腾)。
电热器挡位 额定电压 额定功率 水升高的温度 高温 10 ℃
加热时间 6 min
专题十二 电功、电功率与电热的综合计算
电功与电热
详细解读
当有电流通过时，消耗的电能 全部转化为热能，此时电功和 电热的计算值相同，即Q＝W 当有电流通过时，消耗的电能 中大部分转化为机械能、化学 能等，只有一部分电能转化为 热能。所以“电热”Q只是 “电功”W中的一部分，即W ＞Q
解题要点
计算电热和电功公式： Q＝W＝Pt＝UIt＝ I2Rt＝t ①计算电功只能用W ＝UIt；②计算电热 只能用Q＝I2Rt；③ 计算电能转化为除了 内能以外的其他形式 的能用W其他＝W－Q
把液体乙烯材料放入容器中，温控旋转开关接ab开始加热，发光二极管
正常发光，当液体温度达到70 ℃，温控旋转开关自动接cd，发光二极管 熄灭，电动机起动，再倒入三混粉在容器中保温搅拌，搅拌均匀后，涂
抹到墙壁上使之更加平滑牢固。旋转开关接ab时电路消耗功率为1 522 W，
旋转开关接cd时电路消耗功率为1 200 W，电动机正常工作的功率为1 100 W，发光二极管L规格为“2 V 0.2 W”，R1是加热电热丝，R2是保
(3)保温时，发热板的发热功率是多少？
解：当保温时，温控开关 S 断开，R1 和 R2 串联，此时电饭锅的功率为 P保 176 W 176 W，由电功率公式 P＝UI 可得：I＝ U ＝ 220 V ＝0.8 A 由电功率公式 P＝ I2R 可得：发热板的发热功率 P 热＝I2R1＝(0.8 A)2×55 Ω＝35.2 W
大 ，它的实际功率 (4)使用几年后，发现电热丝变细，则其电阻变_____
小 。 将变______
1 2．电炉丝断了，去掉5后，仍然接在原来的电源两端，则在相同的时 间内产生的热量与原来产生的热量之比为( A．5∶4 B．1∶5 C．5∶1 D．4∶5 3．粗细均匀的电阻丝放入水中，通电 10 min 后水开始沸腾，若将电 阻丝对折并联后放入相同的一壶水中 ，通电到水开始沸腾，所需时间为 (
变化的图象如图乙所示。当电流稳定时，电动机正常工作。已知电动机
转动时欧姆定律不适用，并忽略温度对电阻的影响，试解答下列问题。
电动机的工作电路及电流变化
(1)当单刀双掷开关S1、S2_______________ 同时向下 合上时，可实现电动机的反转。 4.8 (2)当电动机正常工作时，电动机消耗的电功率为______W 。 (3)求电动机的电阻及正常工作时的输出功率。
(3)结合表中信息，通过计算分析比较用高温挡还是低温挡更节能？
解：S1、S2 都闭合，R1、R2 并联
2 2 U2 U2 （220 V） （220 V） 高温挡 P 高＝ R ＋ R ＝ ＋ ＝100 W＋200 W＝300 W 484 Ω 242 Ω 1 2
高温挡消耗的电能 W 高＝P 高 t 高＝300 W×6×60 s＝1.08×105 J 则水温升高 1 ℃消耗的电能 W1＝1.08×104 J 低温挡消耗电能 W 低＝P 低 t 低＝100 W×9×60 s＝5.4×104 J 则水温升高 1 ℃消耗的电能 W2＝1.35×104 J 因为 W1＜W2，且两挡加热水的质量相同，所以加热等质量的水温度升高 1 ℃，高温挡比低温挡消耗的电能少，用高温挡更节能
中温
低温
220 V
100 W
8℃
4℃
8 min
9 min
(1)求 R1 的阻值是多少？
U2 解：S1 闭合，S2 断开，只有 R1 工作，由公式 P＝UI＝ R 得，低温挡时
2 U2 （220 V） R1 的阻值 R1＝ ＝ 100 W ＝484 Ω P低
(2)电热器用中温挡工作时，水温升高 8 ℃消耗的电能是多少？
纯电阻电路
非纯电阻电路
1． 图甲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。
1 选填 (1) 要让电吹风工作时吹出热风 ， 它的开关应置于图甲中 ____( “1”“2”或“3”)位置，此时电风扇与电热丝的连接方式是并联 _______。 (2)某次用该电吹风的过程中，电吹风的功率随时间的变化关系如图乙 1.32×104 。 所示，则在该次吹干头发过程中电吹风消耗的总电能是___________J 91.7 (3)电热丝在工作时的电阻值是_______Ω 。(保留一位小数)
PL 0.2 W 解：发光二极管正常工作的电流 IL＝U ＝ 2 V ＝0.1 A L 发光二极管所在支路消耗的功率 P 支＝UIL＝220 V×0.1 A＝22 W 加热电热丝 R1 消耗的功率 P 加＝Pa b－P 支＝1 522 W－22 W＝1 500 W 加热电热丝 R1 产生的热量 Q 加＝ W 加＝P 6×105 J
1 解：S2 闭合，S1 断开，只有 R2 工作，中温挡 R2 的阻值 R2＝2R1＝242 Ω
2 U2 （220 V） 电功率 P 中＝ R ＝ ＝200 W 水升高 8 ℃消耗的电能 W 中＝P 中 t 中 242 Ω 2
＝200 W×8×60 s＝9.6×104 J 即电热器用中温挡工作时， 水温升高 8 ℃消耗的 电能为 9.6×104 J
B)
6．(2014，广东)下图是家用电热壶及铭牌，假设电热壶电阻丝电阻不 变，水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3。
求：
产品型号 ×××× 额定电压 220 V
额定功率 1 000 W
频率 容量 50 Hz 1.0 L
(1)电热壶电阻丝的电阻；
阻丝中点的接线柱。请你帮助该工厂完成下列工作：
(1)说明各挡位的接线方法(文字表述、画图连接均可)。
解：如图所示
(2)分别算出高、中、低温挡的发热功率。
解：设 A、C 间电阻值为 R U2 则 P 低＝ R ＝200 W U2 P 中＝ R ＝2P 低＝400 W 2 U2 P 高＝ R ＝4P 低＝800 W 4
A
)
A
)
A．2.5 min B．5 min C．20 min D．40 min
4．如图所示，电源电压恒为6 V，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，R3＝5 Ω， 闭合开关S1后，当S2、S3全部闭合和全部断开时，在相同的时间内电流 通过R1产生的热量之比为( B ) A．4∶9 B．9∶4 C．2∶3 D．3∶2 5．在远距离输电中，为了减小电流通过输电导线造成的热损失，在 输电功率一定时，一种有效的措施是减小输电电流。若某段输电导线的 电阻为10 Ω，将通过它的电流由20 A减小到10 A，则这段输电导线1 min 内因发热损失的电能将比原来减少( A．6×104 J B．1.8×105 J C．2.4×105 J D．3×105 J
温电热丝，R0为保护发光二极管正常工作的限流电阻。(忽略温度对电阻
的影响)
(1)用电器正常工作时，求保温电热丝 R0 的电阻值。
解：保温电热丝消耗的功率 P 保＝Pcd－P 动＝1 200 W－1 100 W＝100 W
2 U2 （220 V） 保温电热丝 R0 的电阻值 R2＝ ＝ 100 W ＝484 Ω P保
2 U02 （220 V） 解：电热壶电阻丝的电阻 R＝ P ＝ 1 000 W ＝48.4 Ω 0
(2)不考虑热量损失，电热壶正常工作时，把1 L水从20 ℃加热到100 ℃所需要的时间；
解：水的质量 m＝ρ 水 V＝1.0×103 kg/m3×1×10－3 m3＝1.0 kg 水吸收的热 量 Q 吸＝c 水 m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg· ℃)×1.0 kg×(100 ℃－20 ℃)＝3.36× 10 J 由于不考虑热量损失， 故 W 电＝Q 吸 336 s
解：电动机刚起动时 I′＝1.2 A U 12 V 则电动机电阻 R＝ I′ ＝1.2 A＝10 Ω 正常工作时 P 热＝I2R＝(0.4 A)2×10 Ω＝1.6 W P 输出＝P－P 热＝4.8 W－1.6 W＝3.2 W
8．某工厂欲设计一种高、中、低温三挡家用电火锅，要求低温发热 功率为200 W，其发热体电阻如图所示，A、B、C为三个接线柱，B是电
10.如图所示是一种老式电饭锅的简化电路原理图，该锅的部分参数如下 表。煮饭时，温控开关S是闭合的，饭熟S自动断开，电饭锅转入保温状态。
型号 额定功率 煮饭 880 W 176 W 220 V 4L YJ408G
保温
额定电压 容量
质量
加热方式
3.8 kg
底盘加热
(4)从能量利用率的角度计算说明这种电饭锅的不合理性。
W热 P热 35.2 W 答案：保温时，电饭锅的能量利用率为：η＝ ＝ ＝ 176 W ＝20% W保 P保 由此得出，保温时能量的利用率很低，浪费了能源，所以不合理。
11．家庭室内装修要用到某种液体乙烯材料和三混粉，工人师傅使用加 热与搅拌为一体的用电器，右图是该用电器的工作原理图。先在室温下
加
t＝1 500 W×400 s＝
(2)液体乙烯材料质量为6 kg，初温为20 ℃，求温控旋转开关接ab开始 加热到刚接cd时，液体乙烯材料吸收了多少热量？[c液＝1.8×103 J/(kg·℃)] 解：液体乙烯材料吸收热量 Q吸＝c液mΔt＝1.8×103 J/(kg·℃) ×6 kg×(70℃－20℃)＝5.4×105 J
(3)温控旋转开关接 ab 开始加热到刚接 cd 时， 电路正常工作了 6 分 40 秒，该过程中加热电热丝 R1 产生的热量为多少？
5
W电 3.36×105 J 加热时间 t＝ P ＝ 1 000 W ＝