初中物理九年级全一册配人教版：电与热综合计算

专项训练五电与热综合计算

1.如图所示,在做比较不同物质吸热情况的实验过程中,烧杯内装有400 mL的色拉油,用电功率为100 W的电加热器给烧杯中的色拉油加热。将色拉油的温度从20 ℃加热到70 ℃,用了591 s。求:

(1)色拉油的质量;

(2)色拉油吸收的热量;

(3)电加热器的效率。[ρ色拉油=0.9×103 kg/m3,c色拉油=1.97×103 J/(kg·℃)]

2.

(1)电热足浴器正常工作时的电阻是多少?

(2)用这个足浴器将5 kg的水从20 ℃加热到40 ℃,水吸收的热量是多少?

(3)若此足浴器在额定电压下使用,需500 s才能将(2)问中的水从20 ℃加热到40 ℃,这个电热足浴器的加热效率是多少?(计算结果精确到0.1%)

(4)小泽家安装的电能表如图所示。某次小泽断开家中的其他用电器,让电热足浴器单独工作,在1 min内电能表的转盘转过50 r,求此时该足浴器两端的实际电压。

3.(2020·辽宁锦州中考)某品牌电热水壶的额定电压为220 V,额定功率为1 000 W。在标

准大气压下,该电热水壶正常工作时将1.2 L、初温为20 ℃的水烧开。

(1)电热水壶正常工作时的电阻是多少?

(2)若电热水壶的加热效率为90%,烧开这壶水需要多长时间?[c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ水=1.0×103 kg/m3]

(3)在用电高峰期,某同学关掉家里的其他用电器,只让电热水壶工作,观察到家中规格为“2 000 r/(kW·h)”的电能表转盘在2 min内转了60转,此电热水壶的实际功率是多少? 4.(2020·海南中考)小益家的豆浆机铭牌和简化电路如图所示。豆浆机工作时加热器先

加热,待水温达到64 ℃时温控开关闭合,电动机开始打磨且加热器继续加热,直到产出豆浆成品,电源开关自动断开。小益用初温20 ℃、质量1 kg的水和少量豆子制作豆浆,设电源电压为220 V恒定不变,

(1)从物理学的角度解释热气腾腾的豆浆散发出香味的原因。

(2)求加热器单独工作时电路中的电流。

(3)质量为1 kg的水从20 ℃加热到64 ℃需要吸收的热量[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]。

(4)本次制作豆浆共计用了9 min的时间。如果在温控开关闭合前加热器产生的热量70%被水吸收,且不计豆子吸收的热量,求本次制作豆浆共消耗的电能。

5.图甲所示的养生壶是指一种用于养生保健的可以烹饮的容器,类似于电热水壶,装满水时,水的质量是1.8 kg,有加热和保温两挡,简化的工作电路如图乙所示。某次该养生壶装满初温为20 ℃的水,接在家庭电路中,它正常工作时的功率和时间关系如图丙所示(外界大气压为标准大气压,电阻不随温度发生改变)。

(1)当开关S1、S2均闭合时,养生壶处于什么状态?电阻R2的阻值是多少?

(2)若通电加热10 min恰好将一壶水烧开,养生壶的加热效率是多少?结果保留一位小数。水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)。

(3)若关闭家里其他用电器,只让“保温”状态的养生壶工作,发现电能表(如图丁所示)的转盘在5 min内转了100转,则R2的实际功率为多少?

专项训练五 电与热综合计算

1.解析 (1)根据

ρ=m

V

可得,色拉油的质量m=ρ色拉油V=0.9×103 kg/m 3×400×10-6 m 3=0.36

kg 。

(2)色拉油吸收的热量Q 吸=c 色拉油m Δt=1.97×103 J/(kg·℃)×0.36 kg ×(70 ℃-20 ℃)=3.546×104 J 。

(3)由P=W t

可得,电加热器消耗的电能W=Pt=100 W ×591 s =5.91×104 J,则电加热器的效率η=

Q

吸

W

×100%=

3.546×104 J 5.91×104 J

×100%=60%。

答案 (1)0.36 kg (2)3.546×104 J (3)60%

2.解析 (1)由P=U 2R 得,电热足浴器正常工作时的电阻R=U 2P

=

(220V )2

1 210W

=40 Ω。 (2)水吸收的热量为Q=cm (t-t 0)=4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg ×(40 ℃-20 ℃)=4.2×105 J 。 (3)电热足浴器在额定电压下使用500 s 消耗的电能为W=Pt=1 210 W ×500 s =6.05×105

J,电热足浴器的加热效率η=Q W ×100%=4.2×105 J

6.05×105 J

×100%=69.4%。

(4)由题图知,电能表上标有3 000 r/(kW·h),让电热足浴器单独工作,在1 min 内电能表的转盘转过50 r,则电热足浴器1 min 内消耗的电能为W'=1

3 000 kW·h ×50=6×10

4 J,由

W=U 2R t 得,此时该电热足浴器两端的实际电压为U 实=√W 'R t '

=√6×104 J×40Ω60s

=200 V 。

答案 (1)40 Ω (2)4.2×105 J (3)69.4% (4)200 V

3.解析 (1)电热水壶的额定电压为220 V,额定功率为1 000 W,根据P=UI=U 2

R 可得,电热水

壶正常工作时的电阻

R=U 2P

=

(220V )2

1 000W

=48.4 Ω。 (2)电热水壶中水的体积

V=1.2 L =1.2 dm 3=1.2×10-3 m 3

由ρ=m

V 可得,水的质量

m=ρ水V=1.0×103 kg/m 3×1.2×10-3 m 3=1.2 kg

标准大气压下水的沸点是100 ℃,则水吸收的热量 Q=c 水m (t-t 0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1.2 kg ×(100 ℃-20 ℃)=4.032×105 J 电热水壶的加热效率η=Q

W =Q

Pt 则烧开这壶水需要的时间 t=Q

ηP =4.032×105 J

90%×1 000W =448 s 。

(3)2 000 r/(kW·h)表示电路中每消耗1 kW·h 的电能,电能表的转盘转2 000 r,则电能表转盘在2 min 内转了60转,电水壶消耗的电能为 W=60

2 000 kW·h =3

100 kW·h 此电热水壶的实际功率

P=W t

=

3

100 kW ·h 2

60

h =0.9 kW =900 W 。 答案 (1)48.4 Ω (2)448 s (3)900 W

4.解析 (1)由于分子在永不停息地做无规则运动,并且温度越高,分子的运动越剧烈,所以豆浆中的具有香味的分子快速进入空气中。

(2)由P=UI 可得,加热器单独工作时电路中的电流

I 加=P

加

U =880W

220V =4 A 。 (3)水吸收的热量

Q 吸=c 水m (t-t 0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg ×(64 ℃-20 ℃)=1.848×105 J 。

(4)豆浆机的水温升到64 ℃前只有加热器工作,加热器单独工作时消耗的电能