电能与电功率电功、电功率和电热的综合计算专题训练(附答案粤教沪版九年级物理上册)

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电能与电功率电功、电功率和电热的综合计算专题训练(附答案粤教沪版九年级物理上册)

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专题训练  电功、电功率和电热的综合计算
 
► 类型一 与电能表有关的电功和电功率的计算
 
图1
1.小华用电能表测量家里的电热水壶的实际功率,他关闭其他用电器,仅让电热水壶烧水15 min,他家的电能表盘示数变化如图1所示,那么15 min电热水壶消耗的电能为____________kW•h.这个电热水壶的实际功率是________W,小华发现每天早晨比晚上烧开同一壶水所用的时间短,这表明晚上的实际功率比早晨________(选填“高”或“低”).
2.某家庭用一标有220 V的电热水器烧水,该热水器正常工作1 min,标有“3000 imp/(kW•h)”的电能表指示灯闪烁了50次,若此热水器正常工作20 min可将5 kg、初温为20 ℃的水加热到60 ℃.求:[水的比热容为4.2×103 J/(kg•℃)]
(1)电热水器的电功率.
(2)电热水器的效率.

 

 

 

 

► 类型二 与图像有关的电学计算
3.灯泡L上标有“6 V 6 W”的字样,测得该灯泡的电流随电压变化关系如图2甲所示.现把灯泡L接入如图乙所示的电路中,若电路电压为10 V不变,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~15 V.则下列说法正确的是(  )
 
图2
A.灯泡L正常发光时,电压表的示数为6 V
B.当电流表示数为0.4 A时,电压表的示数为9 V
C.灯泡L的电阻值随电压表的示数的增大而增大
D.为了保证电路安全,整个电路消耗的最大功率为12 W
4.[2017•盘锦] 如图3所示是电路元件甲和标有“2.5 V 1.25 W”字样的元件乙的电流与两端电压关系的图像.若把甲和乙并联后接在电压为2 V的电源两端,电路的总功率是________W;若把甲和乙串联在电源电压为3 V的电路中,乙的实际功率是________W;若把乙和“3 V 3 W”的灯泡L(灯丝电阻不变)串联在电源两端,在保证电路元件安全的情况下,电源电压最大为________V.
 
图3
5.实验桌上有一个电学元件,该器件由两个定值电阻R1、R2并联组成,且被封闭在一个透明的有机玻璃壳内,如图4甲所示.a、b是该元件的两个外露接线柱,电阻R1的阻值为20 Ω,电阻R2的额定电压为6 V.科技小组同学测得通过该元件的电流I和其两端电压U的数值,并绘制成如图乙所示的图像.
(1)R2的阻值是多少?
(2)电阻R2的额定功率是多少?
 
图4

 


► 类型三 与电热器有关的电热计算
6.[2016•鄂州] 某型号电饭煲有加热和保温的功能,如图5甲所示为其内部电路原理图,当开关S接触点1时,该电饭煲处于________(选填“保温”或“加热”)状态,图乙是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图像,则图中阴影部分面积表示的物理量是________,其大小为________.
 
图5
7.[2017•广元] 小军家里有一款高、低温两挡电烤炉,他查看使用说明书,收集到一些信息如下:额定电压220 V,低温挡时电功率880 W,高温挡电功率1980 W,电路原理图如图6所示,R1、R2代表两根电热丝,S2为温控开关,根据上述信息,解答下列问题:
 
图6
(1)在高温挡正常工作时,电路的总电流多大?
(2)在低温挡正常工作1.5 h消耗多少度电能?电热丝R1的电阻多大?
(3)若电热丝R2烧毁了,要使电路恢复正常工作,小军用两根“220 V 550 W”的相同电热丝替代R2,你认为小军的做法能否满足要求(请你用计算结果回答).

 

 

 

 

 

 

8.[2017•重庆] 下表为某电烤箱的铭牌,高温挡额定功率模糊不清.如图7所示虚线内是电烤箱内部的简化电路图.R1和R2均为电热丝,R2=72.6 Ω.电烤箱开关接1时是低温挡,接2时是高温挡.求:
 
 
图7
(1)电烤箱在低温挡正常工作10 min电流做的功.
(2)R1的阻值.
(3)在某用电高峰期,若家庭电路中只有电烤箱在高温挡工作,发现标有“3000 imp/(kW•h)”的电能表的指示灯闪烁81次共用时2 min,求此时家庭电路两端的实际电压.

 


 

              
1.0.3 1200 低 2. (1)3000 imp/(kW•h)表示的是电路中每消耗1 kW•h的电能,指示灯闪烁3000次,则指示灯闪烁50次消耗的电能:
W=503000 kW•h=160 kW•h=160×3.6×106 J=6×104 J,t=1 min=60 s,
用电器的功率:P=Wt=6×104 J60 s=1000 W.
(2)水吸收的热量:Q吸=cmΔt=4.2×103 J/kg•℃×5 kg×(60 ℃-20 ℃)=8.4×105 J,
由P=Wt可得消耗的电能:W′=Pt′=1000 W×20×60 s=1.2×106 J,
电热水器的效率:η=Q吸W′×100%=8.4×105 J1.2×106 J×100%=70%.
3.B 
4.1.2 0.4 4
5.(1)由该元件的电流I和其两端电压U的关系图像可知:当U=6 V时,通过其电路I=1.5 A,
由并联电路的电压特点可知此时:U=U1=U2=6 V,
由欧姆定律可得,当a、b两端电压为6 V时通过电阻R1的电流:
I1=UR1=6 V20 Ω=0.3 A,
由并联电路中电流特点可得,通过电阻R2的电流:
I2=I-I1=1.5 A-0.3 A=1.2 A,
所以R2的阻值:R2=UI2=6 V1.2 V=5 Ω.
(2)电阻R2的额定电功率:
P=UI2=6 V×1.2 A=7.2 W.
6.加热 电功 4.8×105 J 7.(1)由P=UI可得,在高温挡正常工作时电路的总电流:I=P高温U=1980 W220 V=9 A.
(2)由P=Wt可得,在低温挡正常工作1.5 h消耗的电能:
W=P低温t=880×10-3 kW×1.5 h=1.32 kW•h=1.32度;由电路图可知,开关S1闭合、S2断开时,电路为R1的简单电路,电路中的总电阻最大,由P=UI=U2R可知,电路中的总功率最小,电烤炉处于低温挡,则电热丝R1的电阻:R1=U2P低温=(220 V)2880 W=55 Ω.
(3)由电路图可知,开关S1、S2闭合时,R1与R2并联,电路中的总电阻最小,电路的总功率最大,电烤炉处于高温挡,因电路中总功率等于各用电器功率之和,所以,R2的电功率:
P2=P高温-P低温=1980 W-880 W=1100 W,因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,R2的阻值:R2=U2P2=(220 V)21100 W=44 Ω,一根“220 V 550 W”电热丝的电阻:
R=U2P=(220 V)2550 W=88 Ω,因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
所以,两根“220 V 550 W”电热丝并联时的总电阻:R并=R2R+R=88 Ω×88 Ω88 Ω+88 Ω=44 Ω,
因R2=R并,所以,用两根“220 V 550 W”的相同电热丝替代R2,能使电路恢复正常工作.
8.(1)由P=Wt可得,电烤箱在低温挡正常工作10 min电流做的功:
W=P低t=400 W×10×60 s=2.4×105 J.
(2)由图可知,开关接1时,R1与R2串联,总电阻最大,由P=U2R可知总功率最小,电烤箱处于低温挡;开关接2时,只有R1接入电路,电阻较小,由P=U2R可知电功率较大,电烤箱处于高温挡.处于低温挡时,电路的总电阻:R=U2P低=(220 V)2400 W=121 Ω;则R1的阻值:
R1=R-R2=121 Ω-72.6 Ω=48.4 Ω.
(3)指示灯闪烁81次,电烤箱消耗的电能:W=81×13000 kW•h=0.027 kW•h,
工作时间:t=2 min=130 h,则电烤箱在高温挡的实际功率:P′=W′t′=0.027 kW•h130 h=0.81 kW=810 W;根据P=U2R可得,此时家庭电路两端的实际电压:U′=P′R1=810 W×48.4 Ω=198 V.

 

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