人教版九年级物理全册专题训练 电功、电功率和电热的综合计算

电功、电功率和电热的综合计算
类型一含电能表的电功率综合计算
1．在物理综合实践活动中，小明和小亮合作测量电磁灶的加热效率。

他们关闭家中的其他用电器，只让电磁灶接入电路中烧水，水的质量为2 kg。

小明负责观察电能表(如图1所示)，小亮负责用温度计测量水的温度。

5 min电能表上的转盘转了200 r，水的温度恰好升高了50 ℃。

求：[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
(1)水吸收的热量。

(2)电磁灶的实际功率。

(3)电磁灶烧水的效率。

图1
类型二与图像有关的电学计算
2．有两个电路元件A和B，流过元件的电流与其两端电压的关系如图
2所示，下列说法中正确的是()
图2
A．A的电阻值为6.25 Ω
B．A和B串联，电路中的电流为0.4 A时，A、B的电功率之比为5∶4
C．A和B并联在电压为2.5 V的电源两端，A、B的电功率之比为5∶4
D．当A和B串联，且它们的电阻相同时，电源电压为3 V
3．图3甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化的图像，将它们按图乙所示接入电路中。

已知该电路中电源电压是2 V，则下列结论中错误的是()
图3
A．只闭合开关S，电路消耗的功率是1 W
B．当再闭合S1后，电流表示数变化了0.2 A
C．当再闭合S1后，电路消耗的总功率为1.2 W
D．当再闭合S1后，电路消耗的功率将增大0.4 W
4．在图4甲所示电路中，电源电压恒为9 V，灯泡L的额定电压为6 V，通过灯泡L的电流I与灯泡两端的电压U的关系如图乙所示。

求：
(1)灯泡的额定功率。

(2)灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值。

(3)当电压表的示数是5 V时，灯泡L的实际功率。

图4 类型三有关“挡位型”的计算
5．如图5所示，是某种电热器的电路图，电源电压为220 V，R1、R2的阻值分别为11 Ω、22 Ω，通过旋转扇形开关S，接触不同触点，实现高、中、低三个挡位的转换，电热器在低温挡工作时的电功率是________W，在高温挡工作1 min产生的热量是________J。

图5
6．某种智能型电饭锅，如图6甲所示，有加热、保温、断电的功能。

内部简化的电路如图乙所示，开关S可根据设定在“1”“2”“3”挡之间自动转换，某次煮饭时电功率与时间的关系如图丙所示。

求：
(1)电阻R1的阻值。

(2)此次煮饭产生的总热量如果用来烧水，其中80%热量被水吸收，则能将初温是20 ℃，质量为多少千克的水烧开。

[在1个标准大气压下，水的比热容c水＝4.2×103J/(kg·℃)，计算结果保留2位小数]
图6
7．如图7所示，为某电热器的电路图。

R1和R2为电热丝，其中R1的规格为“220 V110 W”且阻值不随温度而变化，电源电压为220 V且保持不变。

(1)当S闭合时，10 min内电热器产生的热量是多少焦？
(2)当S断开时，R1的实际功率为39.6 W，求此时电热器的总功率为多大？
图7
8．如图8所示，是某型号的爆米花机的电路图，该爆米花机具有制作和保温功能。

只闭合开关S1时，R1加热，电动机搅拌，开始制作爆米花；只闭合开关S2时，R2保温，防止爆米花变凉。

爆米花机的铭牌如下表。

[c玉米＝1.2×103J/(kg·℃)]
(1)将100 g、20 ℃的玉米加热到300 ℃成为爆米花时，求玉米粒需要吸收的热量。

(2)电阻R1发热，把100 g、20 ℃的玉米粒加热成为爆米花，需要用时5 min，求R1的加热效率。

(3)求保温电阻R2的阻值。

图8
类型四与焦耳定律有关的比例问题
9.把两个完全相同的电阻丝串联后接在电压为U的电源上，它们在时间t内产生的热量为Q1；若把它们并联起来接在同一电源上，在相同时间内产生的热量为Q2，则Q1∶Q2为（）
A.2∶1
B.1∶2
C.4∶1
D.1∶4
10.如图9所示，闭合S1、S2、S3时，电压表的示数为3 V，电流表的示数为0.5 A，R1在10 s内产生的热量是J；闭合S1、S3，断开S2时，电压表示数为2 V，此时R1与R2的功率之比为。

图9
答案
1．(1)水吸收的热量：Q 吸＝c 水m Δt ＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg ×50 ℃＝4.2×105 J 。

(2)“1200 r/(kW·h)”表示每消耗1 kW·h 的电能，电能表的转盘转过1200转。

则转盘转了200 r 时，电磁灶消耗的电能：W ＝2001200kW·h ＝2001200
×3.6×106 J ＝6×105 J ，
电磁灶的实际功率： P ＝W t ＝6×105 J
5×60 s ＝2000 W 。

(3)电磁灶烧水的效率：
η＝Q 吸W ×100%＝4.2×105 J 6×105 J ×100%＝70%。

2．C 3．C
4．(1)灯泡的额定电压：U 额＝6 V ，由图像可知，此时通过灯泡的电流：I 额＝0.5 A ，所以灯泡的额定功率：P 额＝U 额I 额＝6 V ×0.5 A ＝3 W 。

(2)由图甲可知，L 与R 串联，所以灯泡正常发光时，U R ＝U －U 额＝9 V －6 V ＝3 V ， I R ＝I 额＝0.5 A ，根据I ＝U R ，此时滑动变阻器接入电路的阻值：R ＝U R I R ＝3 V
0.5 A
＝6 Ω。

(3)由图甲可知，电压表测滑动变阻器两端电压，所以灯泡的实际电压：U L ′＝U － U R ′＝9 V －5 V ＝4 V ，由图乙可知，此时通过灯泡的电流I L ′＝0.4 A ，所以灯泡的实际功率：P ′＝U L ′I L ′＝4 V ×0.4 A ＝1.6 W 。

5．2200 3.96×105
6．(1)由图乙可知，当开关接“1”时，电路为R 1的简单电路，电路中的总电阻最小，由 P ＝U 2
R 可知，总功率最大，此时为加热状态；当开关接“2”时，两电阻串联，电路中的总电阻
最大，总功率最小，此时为保温状态；由图丙可知，P 加热＝0.8 kW ＝800 W ，P 保温＝0.1 kW ＝100 W ，根据P ＝U 2R 变形可得，电阻R 1的阻值：R 1＝U 2P 加热
＝（220 V ）2
800 W ＝60.5 Ω。

(2)由图丙可知，加热时间和保温时间都是10 min ，则加热时产生的热量： Q 1＝P 加热t ＝800 W ×10×60 s ＝4.8×105 J ， 保温时产生的热量：
Q 2＝P 保温t ＝100 W ×10×60 s ＝6×104 J ，
此次煮饭产生的总热量：Q 总＝Q 1＋Q 2＝4.8×105 J ＋6×104 J ＝5.4×105 J ，
由η＝Q 吸
Q 总
×100%得，水吸收的热量：
Q 吸＝ηQ 总＝80%×5.4×105 J ＝4.32×105 J ，
由Q 吸＝cm Δt 可得，水的质量：m ＝Q 吸c 水Δt ＝ 4.32×105 J
4.2×103 J/（kg·℃）×（100 ℃－20 ℃）≈1.29
kg 。

7．(1)当S 闭合时，电路为R 1的简单电路，此时R 1的功率P 1＝110 W ，则10 min 内电热器产生的热量：Q ＝W ＝P 1t ＝110 W ×10×60 s ＝6.6×104 J 。

(2)由P ＝UI ＝U 2
R 变形可得，R 1的阻值：
R 1＝U 2P 1＝（220 V ）2110 W
＝440 Ω，
当S 断开时，R 1与R 2串联，因串联电路中各处的电流相等，所以，由P ＝UI ＝I 2R 变形可得，电路中的电流：I ＝
P 1′
R 1
＝39.6 W
440 Ω
＝0.3 A ， 此时电热器的总功率： P ＝UI ＝220 V ×0.3 A ＝66 W 。

8．(1)玉米吸收的热量：
Q 吸＝c 玉米m (t －t 0)＝1.2×103 J/(kg·℃)×0.1 kg ×(300 ℃－20 ℃)＝3.36×104 J 。

(2)由题知，电阻R 1发热，加工时给玉米加热的功率P 加热＝200 W ，由P ＝W
t 可得，电阻
R 1消耗的电能：W ＝P 加热t ＝200 W ×5×60 s ＝6×104 J ，R 1的加热效率：
η＝Q 吸W ×100%＝3.36×104 J 6×104 J
×100%＝56%。

(3)由题图可知，闭合开关S 2时，只有R 2连入电路，处于保温状态，由P ＝U 2
R 变形得R 2
的阻值：
R 2＝U 2P 保温
＝（220 V ）2
22 W ＝2200 Ω。

9．D 10．15 2∶1。