人教版（2024）九年級(jí)全冊(cè)第4節(jié) 焦耳定律精品同步訓(xùn)練題-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

二．焦耳定律的簡(jiǎn)單計(jì)算（共6小題）
三．焦耳定律推導(dǎo)公式的應(yīng)用（共4小題）
四．焦耳定律的比例計(jì)算（共2小題）
五．電熱的多擋問(wèn)題（共8小題）
六．電熱的綜合計(jì)算（共12小題）
七．非純電阻電路的相關(guān)計(jì)算（共5小題）
一．探究影響電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的因素（共4小題）
1．（多選）如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置：三個(gè)相同的燒瓶A、B、C內(nèi)分別盛有質(zhì)量和初溫均相等的水或煤油，瓶中電阻絲的阻值分別為RA、RB、RC且RA＝RC＞RB．當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S，通電一段時(shí)間后（三個(gè)燒瓶中的液體均未達(dá)到沸騰），下列判斷正確的是（）（均不計(jì)熱損失，比熱容c水＞c煤油）
A．三個(gè)燒瓶中的液體末溫由低到高順序：tC＜tA＜tB
B．選擇燒瓶A、B作為研究對(duì)象，可以粗略地探究電熱的多少與電阻大小有關(guān)
C．選擇燒瓶B、C作為研究對(duì)象，可以粗略地探究物質(zhì)的吸熱能力
D．燒瓶C中水的末溫雖然比燒瓶A中煤油的末溫低，但是它們?cè)黾拥膬?nèi)能是一樣多的
【答案】BD
【解答】解：
A、由題知，三個(gè)相同的燒瓶A、B、C內(nèi)分別盛有質(zhì)量和初溫均相等的水或煤油，三個(gè)電阻串聯(lián)，通過(guò)的電流和通電時(shí)間相同，RA＝RC＞RB，根據(jù)Q＝I2Rt可知，燒瓶A、C中電熱絲產(chǎn)生的熱量相同，且大于燒瓶B中電阻絲產(chǎn)生的熱量，即QA＝QC＞QB；
燒瓶B、C相比，C燒瓶中盛水，B燒瓶中盛煤油，因水的比熱容大于煤油的比熱容，且QC＞QB，根據(jù)Δt＝可知無(wú)法確定燒瓶B、C中液體升高的溫度大小，故A錯(cuò)誤；
B、選擇燒瓶A、B作為研究對(duì)象，因通過(guò)的電流和通電時(shí)間相同，而電阻不同，所以根據(jù)溫度計(jì)示數(shù)變化可以粗略地探究電熱的多少與電阻大小有關(guān)；故B正確；
C、選擇燒瓶B、C作為研究對(duì)象，因RC＞RB，即電加熱器不同，不符合控制變量法的要求，所以不能探究物質(zhì)的吸熱能力，故C錯(cuò)誤；
D、因RA＝RC，通過(guò)兩電阻絲的電流和通電時(shí)間相同，根據(jù)Q＝I2Rt可知，兩電熱絲產(chǎn)生的熱量相同，因水的比熱容大，根據(jù)Δt＝，故燒瓶C中水的末溫比燒瓶A中煤油的末溫低；但因兩電熱絲產(chǎn)生的熱量相同，所以它們?cè)黾拥膬?nèi)能是一樣多的，故D正確。
故選：BD。
2．如圖所示，甲、乙兩個(gè)完全相同的玻璃瓶?jī)?nèi)有阻值分別為R甲、R乙的電阻絲，且電阻絲的阻值大小不相等，瓶中插入溫度計(jì)a、b．
（1）利用此裝置探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)時(shí)，在兩瓶中加入質(zhì)量、初溫都相同的煤油閉合開(kāi)關(guān)一段時(shí)間，可以通過(guò)溫度計(jì) 升高情況，判斷電阻絲產(chǎn)生熱量的多少。此方案是探究電流和時(shí)間相同時(shí)，電流通過(guò)電阻絲產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系。
（2）在甲、乙兩瓶?jī)?nèi)換用質(zhì)量、初溫都相同的不同液體，且電阻絲的阻值R甲＝R乙時(shí)，可以比較不同物質(zhì)的吸熱能量。若溫度計(jì)a比溫度計(jì)b溫度升高得快，則甲、乙兩瓶?jī)?nèi)液體的比熱容關(guān)系是c甲小于 c乙。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量不易直接觀察，本實(shí)驗(yàn)中通過(guò)溫度計(jì)示數(shù)的變化顯示電流產(chǎn)生熱量的多少。探究電流產(chǎn)生的熱量多少與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制通過(guò)甲、乙兩電阻的電流和通電時(shí)間不變。故據(jù)圖可知，此時(shí)兩電阻串聯(lián)，所以電流相同，通電時(shí)間相同，故該裝置可以探究電熱和電阻的關(guān)系；
（2）在甲、乙兩瓶?jī)?nèi)換用質(zhì)量、初溫都相同的不同液體，且電阻絲的阻值R甲＝R乙時(shí)，即相同的時(shí)間兩電阻絲上產(chǎn)生的熱量相同，故溫度計(jì)a比溫度計(jì)b溫度升高得快，則說(shuō)明甲的比熱容小于乙的比熱容。
故答案為：（1）升高；電流；電阻；（2）小于；
3．采用如圖的裝置探究“電流產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關(guān)”，接通電源，瓶?jī)?nèi)的空氣被加熱后膨脹，使U形管中的液面發(fā)生變化，通過(guò)觀察U形管的液面變化情況比較出瓶?jī)?nèi)電阻絲的發(fā)熱多少。
（1）利用如圖甲所示的裝置探究電流產(chǎn)生的熱量跟電阻的關(guān)系，應(yīng)把兩電阻串聯(lián) （填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”），通電一段時(shí)間右瓶（選填“左瓶”或“右瓶”）內(nèi)的電阻絲產(chǎn)生的熱量多。
（2）利用如圖乙所示的裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系，需要控制電阻相同。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）電流產(chǎn)生的熱量跟電流大小、電阻大小、通電時(shí)間有關(guān)。探究電流產(chǎn)生熱量多少跟電阻的關(guān)系，控制電流和通電時(shí)間不變，改變電阻的大小。由于串聯(lián)電路中電流處處相等，通電時(shí)間相同，所以如圖甲所示的裝置探究電流產(chǎn)生的熱量跟電阻的關(guān)系，應(yīng)把兩電阻串聯(lián)；
根據(jù)Q＝I2Rt可知，電流和通電時(shí)間相同，電阻大的產(chǎn)生熱量多，通電一段時(shí)間右瓶?jī)?nèi)的電阻絲產(chǎn)生的熱量多。
（2）如圖乙的裝置中，右邊兩個(gè)5Ω的電阻并聯(lián)后與左邊5Ω的電阻再串聯(lián)；
根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，右邊兩個(gè)電阻的總電流和左邊電阻的電流相等，即I右＝I左，
兩個(gè)5Ω的電阻并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知I右＝I內(nèi)+I外，比較可知I左＞I內(nèi)；
兩瓶中電阻相等（均為5Ω），通電時(shí)間相等，電阻相同；電流不同，故探究的是電流產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系；
故答案為：（1）串聯(lián)；右瓶；（2）電流；電阻。
4．我們知道：“電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比?！边@就是焦耳定律，用公式可表達(dá)為：Q＝I2Rt．小明想通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這個(gè)規(guī)律中Q與R的關(guān)系，他設(shè)計(jì)了圖（甲）、（乙）所示的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，他的方法是用電阻絲給燒瓶中的煤油加熱，然后觀察插在煤油中的溫度計(jì)示數(shù)，就可以對(duì)比電阻絲放熱的多少。請(qǐng)你應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析回答下列問(wèn)題：
（1）他應(yīng)該選用實(shí)驗(yàn)電路甲來(lái)完成他的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)（選填“甲”或“乙”）。
（2）如果他采用實(shí)驗(yàn)電路（乙），已知兩個(gè)電阻絲的電阻大小關(guān)系是R3＜R4，那么閉合開(kāi)關(guān)后，經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間，溫度計(jì)c和d中示數(shù)變化較大的應(yīng)該是 c 。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）根據(jù)焦耳定律Q＝I2Rt，要驗(yàn)證這個(gè)規(guī)律中Q與R的關(guān)系，必須保證在電流和通電時(shí)間一定的情況下進(jìn)行討論，將兩瓶中的金屬絲串聯(lián)起來(lái)接在電源上，則電流和通電時(shí)間一定相同。故應(yīng)選用實(shí)驗(yàn)電路甲。
（2）兩圖中均為純電阻電路并且兩電阻并聯(lián)，電壓相同、通電時(shí)間相同，因?yàn)镼＝I2Rt＝t、R3＜R4，所以Q3＞Q4，所以溫度計(jì)c的示數(shù)變化大。
故答案為：（1）甲；（2）c。
二．焦耳定律的簡(jiǎn)單計(jì)算（共6小題）
5．電阻R1和R2阻值之比是1：2，若把R1和R2串聯(lián)后接在電源兩端，在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的總熱量為Q1，把R1和R2并聯(lián)后接在同一電源兩端，在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q2，則Q1：Q2為（）
A．1：3B．2：9C．1：2D．1：4
【答案】B
【解答】解：∵電阻R1和R2阻值之比是1：2，∴設(shè)電阻R1的阻值為R，則電阻R1的阻值為2R；
則兩個(gè)電阻串聯(lián)后的總電阻：R串＝R1+R2＝R+2R＝3R，
并聯(lián)后的總電阻：∵＝+＝，
∴R并＝＝＝R，
因?yàn)镽串：R并＝3R：R＝9：2，
由于電源電壓和通電時(shí)間都相同，則根據(jù)公式Q＝W＝t可知，電流產(chǎn)生的熱量與電阻成反比，
所以Q1：Q2＝R并：R串＝2：9。
故選：B。
6．（多選）在如圖甲所示的電路中，定值電阻R2的阻值為5Ω，若只閉合S1和S2時(shí)，電壓表的示數(shù)為4V。若只閉合S1和S3，滑動(dòng)變阻器R1的滑片P位于中點(diǎn)時(shí)，電壓表的示數(shù)為2V。圖乙是電路中額定電壓為4V的小燈泡的I﹣U關(guān)系圖象，下列說(shuō)法正確的是（）
A．小燈泡正常發(fā)光時(shí)電阻為5Ω
B．電源電壓為8V
C．只閉合S1和S2時(shí)，10s內(nèi)電流通過(guò)R2產(chǎn)生的熱量為48J
D．若將電壓表?yè)Q成電流表，開(kāi)關(guān)均閉合時(shí)，電路中的最小電功率為16W
【答案】ABD
【解答】解：A、燈泡的額定電壓為4V，由圖乙可知燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為0.8A，根據(jù)歐姆定律可知燈泡的電阻：RL＝＝＝5Ω，故A正確；
BC、只閉合S1和S2時(shí)，燈泡和定值電阻R2串聯(lián)接入電路，電壓表測(cè)燈泡兩端的電壓，電壓表的示數(shù)為4V，
串聯(lián)電路各處電流相等，由圖乙可知此時(shí)通過(guò)電路的電流為0.8A，
串聯(lián)電路總電壓等于各部分電壓之和，則電源電壓：U＝IR2+UL＝0.8A×5Ω+4V＝8V，故B正確；
10s內(nèi)電流通過(guò)R2產(chǎn)生的熱量為：Q＝I2R2t＝（0.8A）2×5Ω×10s＝32J，故C錯(cuò)誤；
D、只閉合S1和S3，燈泡和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表測(cè)燈泡兩端的電壓，
滑動(dòng)變阻器R1的滑片P位于中點(diǎn)時(shí)，電壓表的示數(shù)為2V，由圖乙可知此時(shí)通過(guò)電路的電流為0.6A，
根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律結(jié)合歐姆定律可得此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：R1＝＝＝10Ω，
則滑動(dòng)變阻器的最大阻值：R1＝2×10Ω＝20Ω，
將電壓表?yè)Q成電流表，開(kāi)關(guān)均閉合時(shí)，燈泡短路，兩電阻并聯(lián)接入電路，電流表測(cè)干路電流，
并聯(lián)電路故重力兩端電壓相等，根據(jù)歐姆定律可得通過(guò)定值電阻的電流：I2＝＝＝1.6A，
滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大時(shí)，通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流最小，最小電流：I1＝＝＝0.4A，
干路最小電流：I′＝I1+I2＝0.4A+1.6A＝2A，
電路中的最小電功率為P＝UI′＝8V×2A＝16W，故D正確。
故選：ABD。
7．如圖所示，直流電動(dòng)機(jī)通過(guò)電流做功提升重物，但在電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過(guò)程中，有部分電能變成內(nèi)能。已知線圈電阻1.5Ω，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，通過(guò)線圈電流2A，物體質(zhì)量540g，以10m/s勻速上升，不計(jì)繩的重力和一切摩擦。物體上升20s的過(guò)程中。求：
（1）電壓表讀數(shù)；
（2）電流通過(guò)線圈產(chǎn)生的熱量；
（3）提升物體的有用功；
（4）電動(dòng)機(jī)工作效率。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）電動(dòng)機(jī)做功的功率：
P機(jī)械＝＝＝＝mgv＝0.54kg×10N/kg×10m/s＝54W，
線圈的發(fā)熱功率：
P線圈＝I2R＝（2A）2×1.5Ω＝6W，
電動(dòng)機(jī)的功率：
P＝P機(jī)械+P線圈＝54W+6W＝60W，
∵P＝UI，
∴電動(dòng)機(jī)兩端的電壓即電壓表的示數(shù)：
U＝＝＝30V；
（2）電流通過(guò)線圈產(chǎn)生的熱量：
Q＝W＝P線圈t＝6W×20s＝120J；
（3）提升物體的有用功：
W有＝P機(jī)械t＝54W×20s＝1080J；
（4）電動(dòng)機(jī)消耗的電能：W＝Pt＝60W×20s＝1200J，
電動(dòng)機(jī)工作效率：η＝×100%＝×100%＝90%。
答：（1）電壓表讀數(shù)為30V；
（2）電流通過(guò)線圈產(chǎn)生的熱量為120J；
（3）提升物體的有用功為1080J；
（4）電動(dòng)機(jī)工作效率為90%。
8．如圖所示，L是標(biāo)有“2V 1W”字樣的燈泡，電流表A1、電流表A的量程均為0～0.6A，電源電壓保持不變。將滑動(dòng)變阻器的滑片P滑至b端。
（1）斷開(kāi)S1、閉合S2，電壓表的示數(shù)為6.0V，電流表A的示數(shù)為0.30A．求滑動(dòng)變阻器的最大阻值以及它在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量；
（2）閉合S1、S2，電流表A1的示數(shù)為0.10A，求R1的阻值；
（3）斷開(kāi)S1、S2，為了保證電路的安全，求滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)節(jié)范圍。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）斷開(kāi)S1、閉合S2，電燈被短路，電阻R1沒(méi)有接入電路，只有滑動(dòng)變阻器接入電路，電壓表測(cè)量滑動(dòng)變阻器的電壓，也是電源的電壓，電源電壓U＝6V，滑動(dòng)變阻器的最大阻值R滑＝＝＝20Ω，
滑動(dòng)變阻器在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝U滑It＝6V×0.3A×60s＝108J。
（2）閉合S1、S2，電阻R1可以接到電源上，電流表A1的示數(shù)為0.10A，是電阻R1的電流I1，故電阻R1的電阻R1＝＝＝60Ω。
（3）電燈的額定電壓為2V，額定功率為1W，則電燈的額定電流I燈＝＝＝0.5A，燈的電阻R燈＝＝＝4Ω，
斷開(kāi)S1、S2，滑動(dòng)變阻器與電燈串聯(lián)，電壓表測(cè)量滑動(dòng)變阻器的電壓，由于在（1）中的電壓表的讀數(shù)為6V，故電壓表用的是0﹣15V的量程，最大電壓大于電源電壓，電壓表不會(huì)超過(guò)量程。故應(yīng)從電流表與電燈的因素考慮，電燈的額定電流為0.5A，故電路中的電流不能超過(guò)0.5A，此時(shí)電路的總電阻為R總＝＝＝12Ω，滑動(dòng)變阻器的最小阻值R?。絉總﹣R燈＝12Ω﹣4Ω＝8Ω。
答：（1）滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20歐、產(chǎn)生的熱量為108J。
（2）電阻R1的阻值為60Ω。
（3）滑動(dòng)變阻器的變化范圍為8Ω～20Ω。
9．如圖所示，電源電壓為12V保持不變，小燈泡L的規(guī)格為“6V?3W”滑動(dòng)變阻器的最大阻值為12Ω，電流表的量程為0～3A。
（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2 都斷開(kāi)時(shí)，小燈泡L恰能正常發(fā)光，則定值電阻R1的阻值為多大？在5min內(nèi)電流通過(guò)R1產(chǎn)生的熱量是多少？
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2均閉合時(shí)，要使電流表安全使用，滑動(dòng)變阻器R2接入電路的阻值最小是多少？此時(shí)R2消耗的功率是多少？
【答案】（1）R1的阻值為12Ω，在5min內(nèi)電流通過(guò)R1所產(chǎn)生的熱量是900J；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2均閉合時(shí)，要使電流表安全使用，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值不得小于6Ω，此時(shí)R2消耗的電功率是24W。
【解答】解：（1）小燈泡的電阻：
RL＝＝＝12Ω，
當(dāng)S1、S2都斷開(kāi)時(shí)，R1、L串聯(lián)，
燈正常發(fā)光，
UL＝6V，PL＝P額＝3W，
此時(shí)電路中的電流：
I＝IL＝＝＝0.5A，
由串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可得，R1兩端的電壓U1＝U﹣UL＝12V﹣6V＝6V，
R1的阻值R1＝＝＝12Ω，
電流通過(guò)R1產(chǎn)生的熱量Q1＝I2R1t＝（0.5A）2×12Ω×5×60s＝900J；
（2）當(dāng)S1、S2均閉合時(shí)，L短路，R1、R2并聯(lián)，電流表測(cè)量的是干路中的電流，此時(shí)R1中的電流：
I1′＝＝＝1A，
要使電流表安全使用，通過(guò)R2的電流不能超過(guò)：
I2＝I﹣I1′＝3A﹣1A＝2A，
所以R2的阻值不能小于：
R2＝＝＝6Ω，
此時(shí)R2消耗的電功率為：
P2＝UI2＝12V×2A＝24W。
答：（1）R1的阻值為12Ω，在5min內(nèi)電流通過(guò)R1所產(chǎn)生的熱量是900J；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2均閉合時(shí)，要使電流表安全使用，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值不得小于6Ω，此時(shí)R2消耗的電功率是24W。
10．如圖所示電路，電源電壓恒為12V，電阻R1的阻值為5Ω，滑動(dòng)變阻器R2上標(biāo)有“10Ω 3A”的字樣，小燈泡L上標(biāo)有“12V 6W”的字樣，電流表的量程為0～3A。
（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2、S都閉合時(shí)，求小燈泡L在5min內(nèi)產(chǎn)生的熱量；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2、S都閉合，電流表的示數(shù)為2A時(shí)，求R2消耗的電功率；
（3）當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2都斷開(kāi)，S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)是1A，求滑動(dòng)變阻器R2接入電路的阻值。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2、S都閉合時(shí)，L與R2并聯(lián)，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且額定電壓下燈泡的實(shí)際功率和額定功率相等，
所以，小燈泡的電功率PL＝6W，
則小燈泡L在5min內(nèi)產(chǎn)生的熱量：
QL＝WL＝PLt＝6W×5×60s＝1800J；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2、S都閉合時(shí)，電流表測(cè)干路電流，
由P＝UI可得，通過(guò)燈泡L的電流：
IL＝＝＝0.5A，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，通過(guò)R2的電流：
I2＝I﹣IL＝2A﹣0.5A＝1.5A，
則R2消耗的電功率：
P2＝UI2＝12V×1.5A＝18W；
（3）當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2都斷開(kāi)，S閉合時(shí)，R1與R2串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，
由I＝可得，電路中的總電阻：
R＝＝＝12Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，滑動(dòng)變阻器R2接入電路的阻值：
R2＝R﹣R1＝12Ω﹣5Ω＝7Ω。
答：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2、S都閉合時(shí)，小燈泡L在5min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為1800J；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2、S都閉合，電流表的示數(shù)為2A時(shí)，R2消耗的電功率為18W；
（3）當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2都斷開(kāi)，S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)是1A，滑動(dòng)變阻器R2接入電路的阻值為7Ω。
三．焦耳定律推導(dǎo)公式的應(yīng)用（共4小題）
11．如圖甲所示，電源電壓保持不變，小燈泡的額定電壓為12V，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為15Ω，閉合開(kāi)關(guān)S后，當(dāng)滑片P從最右端向左滑動(dòng)過(guò)程中，小燈泡的I﹣U關(guān)系圖象如圖乙所示。則小燈泡的額定功率為 24 W，電源電壓為 18 V，當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為 720 J。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：①由圖象知，在燈泡兩端電壓為U額＝12V時(shí)，通過(guò)的電流為I額＝2A，
所以燈泡的額定功率為P額＝U額I額＝12V×2A＝24W；
②當(dāng)滑片位于最右端時(shí)，滑動(dòng)變阻器阻值全部接入電路，
由圖乙所示圖象可知，UL＝3V，I＝1A，
∵I＝，∴滑動(dòng)變阻器兩端電壓U滑＝IR滑最大＝1A×15Ω＝15V，
電源電壓U＝UL+U滑＝3V+15V＝18V；
③由圖乙所示圖象可知，燈泡正常發(fā)光時(shí)，
燈泡兩端電壓為U額＝12V時(shí)，通過(guò)的電流為I額＝2A，
滑動(dòng)變阻器兩端電壓U滑′＝U﹣U額＝18V﹣12V＝6V，
滑動(dòng)變阻器1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q＝W＝UIt＝6V×2A×60s＝720J；
故答案為：24；18；720。
12．如圖所示電路，電源電壓12V保持不變，R1＝12Ω，小燈泡L的規(guī)格為“6V 3W”，滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值為12Ω，電流表的量程為0～3A．求：（畫(huà)出下列每小題的等效電路圖）
（1）只閉合S1時(shí)，小燈泡L恰好正常發(fā)光，求R1的阻值；在10min內(nèi)電流通過(guò)電阻R1所產(chǎn)生的熱量是多少？
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)均閉合時(shí)，要使電流表安全使用，求滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍；求滑動(dòng)變阻器R2的電功率的變化范圍。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）只閉合S1時(shí)，等效電路圖如下圖所示：
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且小燈泡L恰好正常發(fā)光，
所以，由P＝UI可得，此時(shí)電路中的電流：
I＝IL＝＝＝0.5A，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，且，
所以，R1兩端的電壓：
U1＝U﹣RL＝12V﹣6V＝6V，
由I＝可得，R1的阻值：
R1＝＝＝12Ω，
在10min內(nèi)電流通過(guò)電阻R1所產(chǎn)生的熱量：
Q1＝W1＝U1It＝6V×0.5A×10×60s＝1800J；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)均閉合時(shí)，等效電路圖如下圖所示：
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，通過(guò)R1的電流：
I1＝＝＝1A，
當(dāng)電流表的示數(shù)I′＝3A時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最小，消耗的電功率最大，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，通過(guò)R2的電流：
I2＝I′﹣I1＝3A﹣1A＝2A，
滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值：
R2小＝＝＝6Ω，
所以，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻范圍為6Ω～12Ω，
滑動(dòng)變阻器消耗的最大功率：
P2大＝UI2＝12V×2A＝24W，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)，消耗的電功率最小，
則P2?。剑剑?2W，
所以，滑動(dòng)變阻器消耗電功率的范圍為12W～24W。
答：（1）R1的阻值為12Ω，在10min內(nèi)電流通過(guò)電阻R1所產(chǎn)生的熱量是1800J；
（2）滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍為6Ω～12Ω，滑動(dòng)變阻器R2的電功率的變化范圍為12W～24W。
13．如圖所示電路的電源電壓保持不變，電阻R1＝5Ω，R2＝15Ω．若開(kāi)關(guān)S1、S2都斷開(kāi)時(shí)，電流表示數(shù)為0.2A，開(kāi)關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，電流表示數(shù)為0.9A，求：
（1）電源電壓；
（2）開(kāi)關(guān)S1、S2都斷開(kāi)時(shí)，電路中的總功率；
（3）開(kāi)關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，電阻R3在100s時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)全斷開(kāi)時(shí)，R1與R2串聯(lián)，
∵串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴由歐姆定律可得：
U＝I（R1+R2）＝0.2A×（5Ω+15Ω）＝4V；
（2）開(kāi)關(guān)S1、S2都斷開(kāi)時(shí)，電路中的總功率：
P＝UI＝4V×0.2A＝0.8W；
（3）開(kāi)關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，R2短路，R1與R3并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，
∵并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等，
∴由歐姆定律得，流過(guò)R1中的電流：
I1＝＝＝0.8A；
∵并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
∴通過(guò)R3中的電流：
I3＝I′﹣I1＝0.9A﹣0.8A＝0.1A，
電阻R3在100s時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量：
Q3＝W3＝UI3t＝4V×0.1A×100s＝40J。
答：（1）電源電壓為4V；
（2）開(kāi)關(guān)S1、S2都斷開(kāi)時(shí)，電路中的總功率為0.8W；
（3）開(kāi)關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，電阻R3在100s時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為40J。
14．如圖，電源電壓恒定，R1、R2是定值電阻，R1＝20Ω，滑動(dòng)變阻器R3標(biāo)有“40Ω 0.5A”字樣。只閉合開(kāi)關(guān)S1，電流表的示數(shù)為1.2A；再閉合開(kāi)關(guān)S2、S3，電流表的示數(shù)變?yōu)?.5A．求：
（1）電源電壓；
（2）開(kāi)關(guān)S1、S2、S3都閉合時(shí)，R2在20s內(nèi)產(chǎn)生的熱量；
（3）只閉合開(kāi)關(guān)S3，移動(dòng)變阻器滑片時(shí)，R1的電功率變化范圍。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）只閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，電流表測(cè)電路中的電流，
由I＝可得，電源的電壓：
U＝I1R1＝1.2A×20Ω＝24V；
（2）開(kāi)關(guān)S1、S2、S3都閉合時(shí)，R1與R2并聯(lián)，電流表測(cè)干路電流，
因并聯(lián)電路中各支路獨(dú)立工作、互不影響，
所以，通過(guò)R1的電流I1＝1.2A，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，通過(guò)R2的電流：
I2＝I﹣I1＝1.5A﹣1.2A＝0.3A，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，R2在20s內(nèi)產(chǎn)生的熱量：
Q2＝W2＝UI2t＝24V×0.3A×20s＝144J；
（3）只閉合開(kāi)關(guān)S3時(shí)，R1與R3串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為零時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，此時(shí)電路中的電流為1.2A，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流為0.5A，
所以，電路中的最大電流I大＝0.5A，
則R1的最大功率：
P1大＝I大2R1＝（0.5A）2×20Ω＝5W；
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)，電路中的電流最小，R1的電功率最小，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路中的最小電流：
I?。剑剑?.4A，
R1的最小功率：
P小＝I小2R1＝（0.4A）2×20Ω＝3.2W，
則R1的電功率變化范圍為3.2W～5W。
答：（1）電源電壓為24V；
（2）開(kāi)關(guān)S1、S2、S3都閉合時(shí)，R2在20s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為144J；
（3）只閉合開(kāi)關(guān)S3，移動(dòng)變阻器滑片時(shí)，R1的電功率變化范圍為3.2W～5W。
四．焦耳定律的比例計(jì)算（共2小題）
15．（多選）如圖所示電路，電源電壓為6V，R1＝10Ω，R2＝20Ω，R3＝5Ω，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S1后，下列說(shuō)法正確的是（）
A．閉合開(kāi)關(guān)S2、S3，通過(guò)R2的電流是0.24A
B．?dāng)嚅_(kāi)S2、S3，電路消耗的功率是2.4W
C．?dāng)嚅_(kāi)S2、閉合S3，R1兩端的電壓是6V
D．在相等的時(shí)間內(nèi)，閉合S2、S3時(shí)和斷開(kāi)S2、S3時(shí)，電流通過(guò)R1產(chǎn)生的熱量之比是9：4
【答案】BCD
【解答】解：當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S1后，閉合開(kāi)關(guān)S2、S3，電阻R1R2并聯(lián)，通過(guò)R2的電流I2＝＝＝0.3A，電流通過(guò)R1產(chǎn)生的熱量為W1＝t＝t＝3.6t．故A錯(cuò)誤。
當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S1后，斷開(kāi)S2、S3，R1R3串聯(lián)，電路消耗的功率P＝＝＝2.4W，此時(shí)電路電流為I＝＝＝0.4A，電流通過(guò)R1產(chǎn)生的熱量為W2＝I2R1t＝（0.4A）2×10Ω×t＝1.6t，
所以在相等的時(shí)間內(nèi)，閉合S2、S3時(shí)和斷開(kāi)S2、S3時(shí)，電流通過(guò)R1產(chǎn)生的熱量之比是＝＝．故BD正確。
當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S1后，斷開(kāi)S2、閉合S3，電路中只有R1工作，R1兩端的電壓是電源電壓，為6V，故C正確。
故選：BCD。
16．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)電加熱器，有加熱狀態(tài)和保溫狀態(tài)，如圖所示。發(fā)熱體AB是一根阻值為500Ω的電阻絲，C、D是電阻絲AB上的兩點(diǎn)，S1是溫控開(kāi)關(guān)。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)時(shí)，加熱器處于保溫狀態(tài)。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合，S接a或接b時(shí)，加熱器分別處于兩個(gè)不同的加熱狀態(tài)。已知電加熱器在三個(gè)狀態(tài)中，每分鐘放出的熱量之比是20：10：3，在保溫狀態(tài)中，電阻絲CD兩端的電壓是33V，（電源電壓不變，電阻絲電阻不隨溫度變化）求：
（1）電源電壓。
（2）電加熱器處于保溫狀態(tài)中每分鐘放出的熱量。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）電加熱器三個(gè)狀態(tài)的等效電路如圖1、圖2和圖3所示：
電加熱器在這三個(gè)狀態(tài)中，電源電壓不變，
由Q＝I2Rt＝t可知，在通電時(shí)間相同時(shí)，電阻絲的電阻越小，放出的熱量越多，
∵RDB＜RCB＜RAB，
∴QDB＞QCB＞QAB。
因?yàn)楸貭顟B(tài)比加熱狀態(tài)需要的熱量少，所以圖3為保溫狀態(tài)的等效電路。
由以上的分析可知：QDB：QCB：QAB＝20：10：3。
三個(gè)狀態(tài)的電路圖為：圖甲、圖乙和圖丙
根據(jù)Q＝t可知，QDB＝t，QCB＝t，QAB＝t，
＝＝＝，＝＝，
設(shè)RCB＝2R0，RDB＝R0，RAB＝R0，
∵RAB＝R0＝500Ω，
∴R0＝75Ω，
則RDB＝75Ω，RCB＝150Ω，RCD＝RBC﹣RDB＝150Ω﹣75Ω＝75Ω，
∵串聯(lián)電路中各處的電流相等，
∴由I＝可得：
I＝＝，即＝，
解得：U＝220V；
（2）開(kāi)關(guān)都斷開(kāi)時(shí)為保溫狀態(tài)，保溫狀態(tài)1分鐘內(nèi)放出的熱量為：
QAB＝t＝×60s＝5808J。
答：（1）電源電壓為220V；
（2）電加熱器處于保溫狀態(tài)中每分鐘放出的熱量為5808J。
五．電熱的多擋問(wèn)題（共8小題）
17．小金家有一臺(tái)加濕器，說(shuō)明書(shū)上有原理圖（如圖甲），表格中為其部分技術(shù)參數(shù)，R1、R2為發(fā)熱電阻，且R2＝3R1，S為旋轉(zhuǎn)型開(kāi)關(guān)，1、2、3、4為觸點(diǎn)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)S可實(shí)現(xiàn)“關(guān)”、“低擋”、“高擋”之間的轉(zhuǎn)換（低擋為小功率加熱，高擋為大功率加熱）。
（1）加濕器需在低擋加熱，開(kāi)關(guān)S應(yīng)旋轉(zhuǎn)至觸點(diǎn) 2、3 （“1、2”、“2、3”或“3、4”）位置；
（2）水箱注滿水，初始水溫為10℃，開(kāi)始通電，低擋加熱，水共吸收了3.15×105焦耳的熱量（不計(jì)熱損失），問(wèn)此時(shí)的水溫為多少。
（溫馨提醒：Q＝cm（t﹣t0）其中c＝4.2×103J/（kg?℃）t為末溫t0為初溫）；
（3）加濕器處于高擋位置時(shí)的發(fā)熱功率；
（4）如圖乙是使用加濕器工作30分鐘的圖象，計(jì)算加濕器前20分鐘消耗的總電能。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：
（1）由圖1知，開(kāi)關(guān)S接“1、2”時(shí)電路斷路為關(guān)；“2、3”時(shí)兩電阻串聯(lián)，接“3、4”時(shí)只有R1接入電路，電源電壓一定，由P＝可知，接“2、3”時(shí)電阻最大，為低擋，接“3、4”時(shí)電阻最小，為高擋；
（2）由ρ＝可得，
水的質(zhì)量m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×3×10﹣3m3＝3kg，
由Q＝cm（t﹣t0）可得，
3.15×105J＝4.2×103J/（kg?℃）×3kg×（t﹣10℃）
解得t＝35℃；
（3）由題知，R2＝3R1，低擋發(fā)熱功率：
已知P低＝100W
則＝＝100W；
解得R1＝121Ω，
加濕器處于高擋位置時(shí)的發(fā)熱功率P高＝＝＝400W；
（4）由圖2知，工作30min時(shí)，其中高擋10min，低擋20min，
計(jì)算加濕器前20分鐘消耗的總電能：
W＝W高+W低＝P高t高+P低t低＝400W×10×60s+100W×10×60s＝3×105J。
答：（1）2、3；（2）此時(shí)的水溫為35℃；（3）加濕器處于高擋位置時(shí)的發(fā)熱功率為400W；（4）加濕器前20分鐘消耗的總電能為3×105J。
18．某款家用蒸汽掛燙機(jī)（圖甲）的工作電路原理如圖乙所示，R1，R2為阻值相同的發(fā)熱電阻，1、2、3、4為觸點(diǎn)，S2為旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)關(guān)、低擋、高擋的轉(zhuǎn)換，其高擋時(shí)的額定功率為1000W．使用時(shí)，水箱中一部分水通過(guò)進(jìn)水閥門(mén)進(jìn)入電熱杯受熱至沸騰，產(chǎn)生的水蒸氣通過(guò)蒸汽軟管從蒸汽噴頭噴出，從而熨燙衣服。請(qǐng)解答：
（1）用來(lái)制作蒸汽軟管的材料應(yīng)具有什么樣的物理特點(diǎn)或性質(zhì)？請(qǐng)寫(xiě)出一點(diǎn)：耐高溫，柔韌性好。
（2）求發(fā)熱電阻R1的阻值。
（3）將電熱杯內(nèi)0.2kg、20℃的水加熱到100℃需要的最短時(shí)間是多少？[設(shè)無(wú)熱損失，c水＝4.2×103J/（kg?℃）]
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：
（1）因?yàn)槔脽岬乃魵夤ぷ?，所以所用軟管需要具有耐高溫、柔韌性好、質(zhì)量小的特點(diǎn)；
（2）當(dāng)處于高溫?fù)鯐r(shí)，兩電阻并聯(lián)，又R1＝R2，
故P＝P1+P2＝2P1，則P1＝P＝×1000W＝500W，
由P＝可得發(fā)熱電阻R1的阻值為：
R1＝＝＝96.8Ω；
（3）水吸收的熱量為：Q＝cmΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×0.2kg×（100℃﹣20℃）＝67200J
由Q＝W＝Pt得：
t＝＝＝＝67.2s。
答：（1）耐高溫，柔韌性好；
（2）發(fā)熱電阻R1的阻值96.8Ω；
（3）需要的最短時(shí)間是67.2s。
19．常麗家浴室用的燈暖型浴霸是通過(guò)燈泡的熱輻射來(lái)升高光照區(qū)域內(nèi)空氣溫度的。該浴霸說(shuō)明書(shū)如下表，常麗家浴室溫度較低，洗浴時(shí)需預(yù)熱才能達(dá)到淋浴時(shí)的舒適溫度。經(jīng)測(cè)算高溫?fù)豕ぷ餍?min，低溫?fù)豕ぷ餍?min，才能使浴室內(nèi)溫度從18℃升高到28℃．她還測(cè)得浴室的面積為6m2，高為2.5m．[空氣的密度為1.2kg/m3，比熱容為1.0×103J/（kg?℃）]
（1）計(jì)算預(yù)熱過(guò)程中，浴室內(nèi)空氣吸收的熱量。
（2）求浴霸高溫?fù)躅A(yù)熱時(shí)，工作電路的電阻和加熱浴室內(nèi)空氣的效率。
（3）對(duì)比低溫?fù)酰治鲈“愿邷負(fù)躅A(yù)熱的優(yōu)點(diǎn)（寫(xiě)出一條，需數(shù)據(jù)支持）。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：
（1）空氣的體積：
V＝6m2×2.5m＝15m3，
由ρ＝得空氣的質(zhì)量：
m＝ρV＝1.2kg/m3×15m3＝18kg；
（2）空氣吸收的熱量：
Q吸＝cm△t＝1.0×103J/（kg?℃）×18kg×（28℃﹣18℃）＝1.8×105J；
（3）∵浴霸高溫?fù)躅A(yù)熱時(shí)，四只燈泡同時(shí)正常工作，
∴四只燈的總功率：
P＝500W×4＝2000W，
由P＝可得電路總電阻：
R＝＝＝24.2Ω；
2分鐘消耗的電能：
W1＝P1t＝2000W×2×60s＝2.4×105J，
加熱浴室內(nèi)空氣的效率：
η＝×100%＝×100%＝75%；
低溫?fù)豕ぷ?min消耗的電能：
W′＝P′t＝1000W×5×60s＝3×105J，
低溫?fù)豕ぷ鞯男剩?br>η′＝×100%＝×100%＝60%。
由計(jì)算可知，利用浴霸高溫?fù)躅A(yù)熱時(shí)的效率比低溫?fù)醺撸?jié)能。
答：（1）浴室內(nèi)空氣吸收的熱量為1.8×105J；
（2）浴霸高溫?fù)躅A(yù)熱時(shí)，工作電路的電阻為24.2Ω，加熱浴室內(nèi)空氣的效率為75%；
（3）利用浴霸高溫?fù)躅A(yù)熱時(shí)的效率比低溫?fù)醺?，?jié)能。
20．如圖甲所示，小亮家新買(mǎi)入一個(gè)電飯煲，他查閱使用說(shuō)明書(shū)發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部簡(jiǎn)化電路如圖乙所示，如表為其銘牌，R1和R2均為電熱絲。
求：（1）電飯煲在高溫?fù)跽＜訜峁ぷ鲿r(shí)的電流；
（2）電路中R1的阻值；
（3）電飯煲在低溫?fù)跽９ぷ?min，R2產(chǎn)生的熱量。
【答案】（1）電飯煲在高溫?fù)跽＜訜峁ぷ鲿r(shí)的電流為5A；
（2）電路中R1的阻值為44Ω；
（3）電飯煲在低溫?fù)跽９ぷ?min，電路中R2產(chǎn)生的熱量為15840J。
【解答】解：（1）由P＝UI可得，電飯煲在高溫?fù)跽＜訜峁ぷ鲿r(shí)的電流：
I＝＝＝5A；
（2）由電路圖可知，開(kāi)關(guān)S1、S2閉合時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，電飯煲處于高溫?fù)酰?br>由P＝可得，電路中R1的阻值：
R1＝＝＝44Ω；
（3）當(dāng)只有開(kāi)關(guān)S1閉合時(shí)，R1與R2串聯(lián)，電飯煲處于低溫?fù)酰?br>由P2＝可得，R＝＝＝110Ω，
R2＝R﹣R1＝110Ω﹣44Ω＝66Ω，
I2＝＝2A
Q＝R2t＝（2A）2×66Ω×60s＝15840J。
答：（1）電飯煲在高溫?fù)跽＜訜峁ぷ鲿r(shí)的電流為5A；
（2）電路中R1的阻值為44Ω；
（3）電飯煲在低溫?fù)跽９ぷ?min，電路中R2產(chǎn)生的熱量為15840J。
21．如圖所示是某品牌電燉鍋的內(nèi)部簡(jiǎn)化電路圖，電燉鍋上有1000W和400W兩擋功率，擋位可自動(dòng)調(diào)節(jié)，其工作過(guò)程是：按下開(kāi)關(guān)，自動(dòng)選擇1000W擋將湯煮至100℃，然后自動(dòng)跳至400W擋進(jìn)行保溫慢燉，設(shè)湯的初溫為20℃，質(zhì)量為3kg，湯的比熱容為4.0×103J/（kg?℃）．求：
（1）若電燉鍋將湯從初溫加熱至100℃耗時(shí)20min，在此過(guò)程中湯吸收的熱量是多少？電燉鍋的效率是多少？
（2）R1的阻值是多少？
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）湯吸收的熱量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.0×103J/（kg?℃）×3kg×（100℃﹣20℃）＝9.6×105J，
加熱功率P加熱＝1000W，加熱時(shí)間t＝20min＝1200s，
由P＝得，電燉鍋消耗的電能：
W＝P加熱t(yī)＝1000W×1200s＝1.2×106J，
則電燉鍋的效率：
η＝×100%＝×100%＝80%。
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S接“a”位置時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，電路的總電阻較小，
由P＝可知，電壓一定時(shí)，電阻越小，電功率越大，此時(shí)電燉鍋處于加熱狀態(tài)，
由P＝得，電阻R1的阻值：
R1＝＝＝48.4Ω。
答：（1）在此過(guò)程中湯吸收的熱量是9.6×105J；電燉鍋的效率是80%；
（2）R1的阻值是48.4Ω。
22．養(yǎng)生壺的原理如圖所示，它有加熱和保溫兩擋。當(dāng)加熱到設(shè)定溫度時(shí)，養(yǎng)生壺自動(dòng)切換為保溫?fù)?。（養(yǎng)生壺的部分參數(shù)如表所示）
（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合，S2 閉合（填“閉合”或“斷開(kāi)”）時(shí)，養(yǎng)生壺處于加熱狀態(tài)。
（2）在保溫?fù)跽９ぷ鲿r(shí)，求電路中的電流是多少？
（3）求R1、R2的阻值。
（4）如果養(yǎng)生壺的效率為70%，那么在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下要將滿壺的水從20℃加熱至沸騰，請(qǐng)問(wèn)需要多少分鐘？
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）養(yǎng)生壺處于加熱狀態(tài)時(shí)，電路的總功率最大，
由P＝UI＝可知，電源的電壓一定時(shí)，電路的總電阻最小，
由電路圖可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2閉合時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，電路的總電阻最小，養(yǎng)生壺處于加熱狀態(tài)；
（2）在保溫?fù)跽９ぷ鲿r(shí)，由P＝UI可得，電路中的電流：
I＝＝＝0.2A；
（3）養(yǎng)生壺處于加熱狀態(tài)時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，
則R1的阻值：
R1＝＝＝48.4Ω，
當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí)，R1與R2串聯(lián)，電路的總電阻最大，總功率最小，養(yǎng)生壺處于保溫狀態(tài)，
由I＝可得，此時(shí)電路中的總電阻：
R總＝＝＝1100Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，R2的阻值：
R2＝R總﹣R1＝1100Ω﹣48.4Ω＝1051.6Ω；
（4）滿壺水的體積：
V＝1.5L＝1.5dm3＝1.5×10﹣3m3，
由ρ＝可得，水的質(zhì)量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg，
在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100℃，則水吸收的熱量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J，
由η＝×100%可得，消耗的電能：
W＝＝＝7.2×105J，
由P＝可得，需要的加熱時(shí)間：
t′＝＝＝720s＝12min。
答：（1）閉合；
（2）在保溫?fù)跽９ぷ鲿r(shí)，電路中的電流是0.2A；
（3）R1的阻值為48.4Ω，R2的阻值為1051.6Ω；
（4）如果養(yǎng)生壺的效率為70%，那么在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下要將滿壺的水從20℃加熱至沸騰需要12min。
23．如圖甲為一種新型電飯鍋，圖乙為其簡(jiǎn)化電路，其中R1和R2均為電熱絲，S1是自動(dòng)智能控制開(kāi)關(guān)，通過(guò)智能開(kāi)關(guān)S1可實(shí)現(xiàn)智能化地控制電飯鍋功率在不同時(shí)間變化，圖丙是其在工作的30min內(nèi)功率隨時(shí)間變化的圖象。已知其高溫?fù)醯墓β蕿?60W，電阻R1＝5R2．求：
（1）電飯鍋高溫加熱時(shí)，通過(guò)電飯鍋的電流是多少？
（2）R1的阻值是多少？
（3）電飯鍋在0～14min把質(zhì)量為1.1kg的米飯由20℃加熱到100℃，求電飯鍋在這段時(shí)間內(nèi)加熱的效率[c米飯＝4.2×103J/（kg?℃）]
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：
（1）由P＝UI可得，電飯鍋高溫加熱時(shí)通過(guò)電飯鍋的電流：
I＝＝＝3A；
（2）當(dāng)S和S1閉合時(shí)R1與R2并聯(lián)，只閉合S時(shí)電路為R1的簡(jiǎn)單電路，
因并聯(lián)電路的總電阻小于任何一個(gè)分電阻，
所以，當(dāng)S和S1閉合時(shí)，電路的總電阻最小，
由P＝UI＝可得，電源的電壓一定時(shí)，此時(shí)電路的總功率最大，電飯鍋處于加熱狀態(tài)，
同理可知，只閉合S時(shí)，電飯鍋處于低溫?fù)酰?br>因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和，
所以，加熱時(shí)電路的總電阻：
R＝＝＝R2，
由I＝可得，加熱時(shí)電路的總電阻：
R＝＝＝Ω，
則Ω＝R2，
解得：R2＝88Ω，R1＝5R2＝5×88Ω＝440Ω；
（3）只閉合S時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，電飯鍋處于低溫?fù)酰瑒t
P低＝＝＝110W，
由圖丙可知，0～14min內(nèi)，加熱時(shí)間t高＝10min＝600s，低溫時(shí)間t低＝4min＝240s，
由P＝可得，電飯鍋消耗的電能：
W＝P高t高+P低t低＝660W×600s+110W×240s＝4.224×105J，
米飯吸收的熱量：
Q吸＝c米飯m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×1.1kg×（100℃﹣20℃）＝3.696×105J，
電飯鍋在這段時(shí)間內(nèi)加熱的效率：
η＝×100%＝×100%＝87.5%。
答：（1）電飯鍋高溫加熱時(shí)，通過(guò)電飯鍋的電流是3A；
（2）R1的阻值是440Ω；
（3）電飯鍋在這段時(shí)間內(nèi)加熱的效率為87.5%。
24．有一款新型智能電熱水壺，有高、中、低三擋，并可以手動(dòng)調(diào)節(jié)，它的等效電路圖如圖所示，其中R1＝R2＝88Ω，均為電熱絲，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2可接a或b。
（1）開(kāi)關(guān)S1、S2處于什么狀態(tài)時(shí)，電熱水壺處于低溫?fù)酰?br>（2）電熱水壺處于中溫?fù)鯐r(shí)的電流是多大？
（3）用高溫?fù)跫訜釙r(shí)，電功率是多大？把1kg水從20℃加熱到100℃需要多長(zhǎng)時(shí)間？[已知c水＝4.2×103J/（kg?℃），不計(jì)熱量損失，時(shí)間計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)即可]。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）由電路圖知，當(dāng)S1斷開(kāi)，S2接b時(shí)，R1、R2串聯(lián)，電路總電阻最大，電源電壓U一定，由P＝可知，此時(shí)總功率小，電熱水壺處于低溫?fù)酰?br>（2）由電路圖知，當(dāng)S1閉合，S2接b時(shí)，只有R1連入電路，電路中電阻較大，不是最大，電源電壓U一定，由P＝可知，此時(shí)總功率較小，電熱水壺處于中溫?fù)酰?br>則處于中溫?fù)鯐r(shí)的電流：I＝＝＝2.5A；
（3）當(dāng)S1閉合，S2接a時(shí)，R1、R2并聯(lián)，總電阻最小，由P＝可知，總功率最大，電熱水壺處于高溫?fù)酰?br>R1、R2并聯(lián)時(shí)，總電阻：R并＝＝＝44Ω，
高溫?fù)跫訜釙r(shí)，電路消耗的功率：P高＝＝＝1100W；
把1kg水從20℃加熱到100℃吸收的熱量：
Q＝cmΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J；
不計(jì)熱量損失，W＝Q＝3.36×105J；
由P＝可得，所需時(shí)間t＝＝≈305s。
答：（1）當(dāng)S1斷開(kāi)，S2接b時(shí)，電熱水壺處于低溫?fù)酰?br>（2）電熱水壺處于中溫?fù)鯐r(shí)的電流是2.5A；
（3）用高溫?fù)跫訜釙r(shí)，電功率是1100W，把1kg水從20℃加熱到100℃需要305s。
六．電熱的綜合計(jì)算（共12小題）
25．家庭常用電熱水器分為儲(chǔ)水式電熱水器和快熱式電熱水器兩類(lèi)。儲(chǔ)水式電熱水器帶一個(gè)大容積的水箱，使用前需預(yù)熱，達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后，如果額定容量的水用完就不能再連續(xù)使用；如果水箱中被加熱的水沒(méi)用完，這些熱水會(huì)慢慢降溫；快熱式電熱水器可以快速加熱流水，即熱即用，并且能通過(guò)電路控制水溫，使水溫達(dá)到適合人體洗浴溫度。小明家準(zhǔn)備安裝一個(gè)電熱水器，他們家的具體用水情況為：加熱前水的溫度為20℃，淋浴用水的流量約為3L/min，合適沐浴的水溫為42℃，用水時(shí)間約為15min，每周3次。已知水的比熱容為c＝4.2×103J/（kg?℃），水的密度ρ＝1.0×103kg/m3。小明家的供電電路允許的最大電流為20A，電加熱的效率為87.5%。關(guān)于小明家的情況，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）
A．如果選用快熱式電熱水器，需要購(gòu)買(mǎi)額定功率5280W以上的電熱水器
B．如果選用額定容量為60L、額定功率為2100W的儲(chǔ)水式電熱水器，小明家每月因沐浴需要消耗21度電
C．如果選用快熱式電熱水器，小明家必須更換為最大電流為40A以上的電線
D．如果選用額定容量為60L、額定功率為2100W的儲(chǔ)水式電熱水器，需要提前預(yù)熱的時(shí)間約為50min
【答案】C
【解答】解：A、由ρ＝可知，快熱式電熱水器每分鐘用水的質(zhì)量：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×3×10﹣3m3＝3kg，
則每分鐘水吸收的熱量：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×3kg×（42℃﹣20℃）＝2.772×105J，
由η＝可知，快熱式電熱水器消耗的電能：
W＝＝＝3.168×105J，
因此快熱式電熱水器的額定功率：
P＝＝＝5280W，故A正確；
B、由ρ＝可知，儲(chǔ)水式電熱水器內(nèi)水的質(zhì)量：
m'＝ρ水V'＝1.0×103kg/m3×60×10﹣3m3＝60kg，
儲(chǔ)水式電熱水器加熱一次吸收的熱量：
Q吸'＝c水m'（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×60kg×（42℃﹣20℃）＝5.544×106J，
由η＝可知，儲(chǔ)水式電熱水器加熱一次消耗的電能：
W'＝＝＝6.336×106J＝1.76kW?h，
每周淋浴3次，每月淋浴3次×4＝12次，
則小明家每月因沐浴需要消耗的電能：
W總＝1.76kW?h/次×12次≈21kW?h，故B正確；
C、由P＝UI可知，快熱式電熱水器的額定電流：
I＝＝＝24A，
因此更換為最大電流為24A以上的電線，故C錯(cuò)誤；
D、由B項(xiàng)解答可知儲(chǔ)水式電熱水器加熱一次消耗的電能W′＝6.336×106J，
根據(jù)P＝可知，需要提前預(yù)熱的時(shí)間：
t＝＝≈3017s≈50min，故D正確。
故選：C。
26．（多選）科技小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的恒溫水箱溫控電路（設(shè)環(huán)境溫度不高于20℃），由工作電路和控制電路組成。工作電路中的電熱器上標(biāo)有“220V 2000W”的字樣；控制電路中熱敏電阻Rt作為感應(yīng)器探測(cè)水溫，置于恒溫水箱內(nèi)，其阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖乙所示，R1為滑動(dòng)變阻器。電磁鐵產(chǎn)生的吸引力F與控制電路中電流I的關(guān)系如圖丙所示，銜鐵只有在不小于3N吸引力的作用下才能被吸下。閉合開(kāi)關(guān)S（不計(jì)繼電器線圈的電阻）。則正確的是（）
A．電磁鐵上端為N極
B．用電熱器給恒溫箱中100kg的水加熱，正常工作20min時(shí)，水溫由20℃升高到25℃，那么此時(shí)電熱器的加熱效率為87.5%
C．調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使R1＝280Ω，為了把溫度控制在25℃左右，設(shè)定在水溫低于25℃時(shí)自動(dòng)加熱，在水溫達(dá)到25℃時(shí)停止加熱，那么控制電路的電源電壓U應(yīng)該是36V
D．設(shè)控制電路中電源電壓U不變，將水箱中水溫由25℃的恒溫調(diào)節(jié)到30℃的恒溫，應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值
【答案】BC
【解答】解：
（1）由甲圖可知，電流從電磁鐵的下面導(dǎo)線流入，利用安培定則判斷出電磁鐵的下端為N極，上端為S極，故A錯(cuò)誤；
（2）水吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×100kg×（25℃﹣20℃）＝2.1×106J，
由P＝可得，電熱器消耗的電能W＝Pt＝2000W×20×60s＝2.4×106J，
電熱器的加熱效率η＝×100%＝×100%＝87.5%，故B正確；
（3）當(dāng)水溫達(dá)到25℃時(shí)停止加熱，由圖乙可知，熱敏電阻的阻值為：Rt＝80Ω，
因?yàn)榇?lián)電路的總阻值等于各電阻之和，所以電路中的總電阻：R總＝Rt+R1＝80Ω+280Ω＝360Ω，
銜鐵受到3N的吸引力，由圖像丙可知，控制電路中電流為：I＝100mA＝0.1A，
由歐姆定律得，電源電壓：U＝IR總＝0.1A×360Ω＝36V，故C正確；
（4）將水箱中水溫由25℃的恒溫調(diào)節(jié)到30℃的恒溫，即將啟動(dòng)的溫度調(diào)高，則熱敏電阻的阻值將減小，由I＝可知，
當(dāng)電源電壓一定時(shí)，熱敏電阻越小，則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)增大，故D錯(cuò)誤。
故選：BC。
27．如表及圖所示，是某電熱飲水機(jī)說(shuō)時(shí)書(shū)的一些數(shù)據(jù)和電路原理圖，該電熱飲水機(jī)有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)（由機(jī)內(nèi)的溫控開(kāi)關(guān)S0控制）．
求：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合，開(kāi)關(guān)S0斷開(kāi)時(shí)，飲水機(jī)是保溫狀態(tài)（填“加熱”或“保溫”）
（2）保溫電阻R2的阻值是多少？
（3）若正常工作時(shí)，該電熱器加熱的效率為80%，將滿熱水箱的水從20℃加熱到70℃需要多長(zhǎng)時(shí)間？（c水＝4.2×103J/（kg?℃），水的密度為1.0×103kg/m3）
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合，開(kāi)關(guān)S0斷開(kāi)時(shí)，只有R2連入電路，
由電阻越并越小、小于任何一個(gè)分電阻可知，此時(shí)電路中的電阻最大，
由P＝可知，飲水機(jī)的功率最小，處于保溫狀態(tài)；
（2）只用電阻R2接入電路時(shí)，飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)，
由P＝可得，電阻R2的阻值：
R2＝＝＝968Ω；
（3）由ρ＝可得，水的質(zhì)量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，
水吸收的熱量：
Q吸＝cm（t﹣t0）
＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（70℃﹣20℃）
＝2.1×105J，
由η＝×100%可得，消耗的電能：
W＝＝＝2.625×105J，
由P＝可得，加熱時(shí)間：
t＝＝＝525s。
答：（1）保溫；
（2）保溫電阻R2的阻值是968Ω；
（3）將滿熱水箱的水從20℃加熱到70℃需要525s。
28．如圖為常用電熱飲水機(jī)的電路原理圖，該飲水機(jī)的額定電壓為220V，加熱電功率為1100W，保溫電功率為44W，R1、R2均為電熱絲（R1、R2的電阻不隨溫度變化）。求：
（1）當(dāng)S閉合時(shí)，飲水機(jī)處于加熱（填“加熱”或“保溫”）狀態(tài)。
（2）此狀態(tài)時(shí)，電路中的電流是多大？
（3）電熱絲R1的電阻是多大？
（4）飲水機(jī)加熱工作時(shí)，把質(zhì)量為1kg的水從20℃加熱到90℃所用時(shí)間5min，加熱效率是多大？[c水＝4.2×103J/[kg?℃）]
【答案】（1）加熱；
（2）此時(shí)電路中的電流為5A；
（3）電熱絲R1的電阻是1056Ω；
（4）飲水機(jī)加熱工作時(shí)的加熱效率是89.1%。
【解答】解：（1）由電路圖可知，當(dāng)S閉合時(shí)，電路為R2的簡(jiǎn)單電路，電路中的總電阻最小，
由P＝UI＝可知，電路的總功率最大，飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)；
（2）由P＝UI可得，此時(shí)電路中的電流：
I＝＝＝5A；
（3）由P＝UI＝可得，電熱絲R2的電阻：
R2＝＝＝44Ω，
當(dāng)S閉合時(shí)兩電阻串聯(lián)，電路的總電阻最大，電路的總功率最小，飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)，
此時(shí)電路的總電阻：
R＝＝＝1100Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電熱絲R1的電阻：
R1＝R﹣R2＝1100Ω﹣44Ω＝1056Ω；
（4）飲水機(jī)加熱工作時(shí)，水吸收的熱量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（90℃﹣20℃）＝2.94×105J，
由P＝可得，加熱5min消耗的電能：
W＝P加熱t(yī)′＝1100W×5×60s＝3.3×105J，
飲水機(jī)的加熱效率：
η＝×100%＝×100%≈89.1%。
答：（1）加熱；
（2）此時(shí)電路中的電流為5A；
（3）電熱絲R1的電阻是1056Ω；
（4）飲水機(jī)加熱工作時(shí)的加熱效率是89.1%。
29．小明對(duì)家里的電磁爐進(jìn)行研究，電磁爐的功率調(diào)節(jié)范圍是120﹣2200W。
（1）小明用電磁爐將質(zhì)量為2kg的水從25℃加熱到100℃，消耗了0.25kW．h的電能。求此過(guò)程中電磁爐的加熱效率；
（2）小明用電磁爐煮粥，先用大火將水燒開(kāi)，后用小火煮。這段時(shí)間電磁爐的電功率隨時(shí)間變化如圖所示，求：這次煮粥共消耗多少電能。[水的比熱容是4.2×103J/（kg），家庭電路的電壓為220V]
（3）求第8分鐘時(shí)通過(guò)電磁爐的電流是多大。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）水吸收的熱量：
Q吸＝cm（t﹣t0）
＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（100℃﹣20℃）
＝6.72×105J，
消耗的電能：
W＝0.25kW?h＝0.25×3.6×106J＝9×105J，
電磁爐的效率：
η＝×100%＝×100%≈74.7%；
（2）整個(gè)過(guò)程消耗的電能：
W＝P1t1+P2t2＝2200W×5×60s+800W×10×60s＝1.14×106J；
（3）由圖知，第8分鐘電磁爐的電功率P＝800W，
由P＝UI可得，通過(guò)電磁爐的電流：
I＝＝≈3.6A。
答：（1）水吸收的熱量是6.72×105J，這時(shí)電磁爐的效率是74.7%；
（2）整個(gè)過(guò)程消耗的電能是1.14×106J。
（3）第8分鐘通過(guò)電磁爐的電流是3.6A。
30．如圖所示是一種電壓力鍋簡(jiǎn)易原理圖，A為密閉鍋體，鍋蓋面積為400cm2．R1為工作時(shí)的加熱電阻，L為指示燈，其電阻為20Ω，R2為保溫電阻，S1為電源開(kāi)關(guān)，S2為壓力開(kāi)關(guān)，閉合S1后，電路通過(guò)R1對(duì)電力壓力鍋加熱，當(dāng)鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，水開(kāi)始沸騰，鍋底向下移動(dòng)，壓力開(kāi)關(guān)與觸點(diǎn)a斷開(kāi)，并與b點(diǎn)接通，起到控壓控溫的目的，此時(shí)保溫電路的總功率為20W。
（1）當(dāng)鍋內(nèi)溫度為120℃時(shí)，鍋內(nèi)氣體對(duì)鍋蓋的壓力是多少？
（2）保溫電阻R2的阻值多大？
（3）把鍋內(nèi)質(zhì)量為2kg，初溫為20℃的水加熱至沸騰至少需要多少時(shí)間？
表一水的沸點(diǎn)T與氣體壓強(qiáng)p的關(guān)系
表二電壓力鍋的銘牌
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）由表一知，當(dāng)鍋內(nèi)溫度為120℃時(shí)，鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)p＝199kPa＝1.99×105Pa，
∵p＝，
∴鍋內(nèi)氣體對(duì)鍋蓋的壓力：
F＝ps＝1.99×105Pa×400×10﹣4m2＝7960N；
（2）∵P＝，
∴保溫時(shí)電路總電阻：
R＝＝＝2420Ω，
∵R＝R2+RL，
∴R2＝R﹣RL＝2420Ω﹣20Ω＝2400Ω；
（3）由表二知道鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)設(shè)定值p＝101kPa、壓力鍋的功率為1000W，由表一可知此時(shí)鍋內(nèi)溫度為100℃，
水吸收的熱量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J，
由題知，壓力鍋消耗的電能：
W電＝Pt＝Q吸＝6.72×105J，
∴需要時(shí)間：
t＝＝＝672s＝11.2min。
答：（1 ）當(dāng)鍋內(nèi)溫度為120℃時(shí)，鍋內(nèi)氣體對(duì)鍋蓋的壓力是7960N；
（2 ）保溫電阻R2的阻值2400Ω；
（3）把鍋內(nèi)質(zhì)量為2kg，初溫為20℃的水加熱至沸騰至少需要11.2min。
31．如圖是某飲水器的原理圖。飲水器的容器內(nèi)有密封絕緣的電阻絲R1和熱敏電阻R2，只要水平到過(guò)如圖所示的位置，接觸開(kāi)關(guān)S1就會(huì)導(dǎo)通。繼電器開(kāi)關(guān)S2的作用是當(dāng)飲水器內(nèi)的水加熱至沸騰后能自動(dòng)切斷加熱電路。
（1）已知電熱絲R1的阻值為24.2Ω，求飲水器的正常加熱功率。
（2）當(dāng)熱水在加熱的過(guò)程中，繼電器開(kāi)關(guān)中電磁鐵的右端為 N 極，為了使繼電器開(kāi)關(guān)S2在飲水器內(nèi)的水加熱至沸騰后能自動(dòng)切斷加熱電路，Rx必須選用阻值隨溫度升高而增大的熱敏電阻。若想降低飲水器加熱的最高溫度，可將滑動(dòng)變阻器R2的滑片向右調(diào)節(jié)。
（3）已知該飲水器容積為10L，當(dāng)只有飲水器接入電路中時(shí)，它將水從20℃加熱到100℃用時(shí)16min，同時(shí)通過(guò)電能表觀察到飲水器消耗了1kW?h的電能。試求該飲水器加熱過(guò)程中的熱效率。（水的比熱容c＝4.2×103J/（kg?℃）；水的密度ρ＝1.0×103kg/m3）
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）飲水器的正常加熱功率：
P＝＝＝2000W；
（2）①根據(jù)安培定則，用右手握住螺線管，使四指指向線圈中電流的方向，則大拇指所指的右端為電磁鐵的N極；
②為了使繼電器開(kāi)關(guān)S2在飲水器內(nèi)的水加熱至沸騰后能自動(dòng)切斷加熱電路，停止加熱，應(yīng)減弱電磁鐵的磁性，根據(jù)影響電磁鐵的磁性的因素可知應(yīng)減小控制電路中電流，此時(shí)熱敏電阻阻值變大，所以熱敏電阻Rx阻值應(yīng)隨溫度升高而增大；
③若想降低飲水器加熱的最高溫度，即控制電路中在飲水器里水的溫度較低時(shí)，就達(dá)到使繼電器開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)，停止加熱的目的；由于使繼電器開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)的最小電流是一定的，則為了使控制電路中的總阻值提前達(dá)到S2斷開(kāi)的最小電流熱應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器R2的阻值，即的滑片向右調(diào)節(jié)。
（3）水的體積：
V＝10L＝10dm3＝0.01m3，
由ρ＝可得，水的質(zhì)量：
m＝ρV＝1.0×103kg/×0.01m3＝10kg，
水吸收的熱量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×10kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×106J，
該飲水器加熱過(guò)程中的熱效率：
η＝×100%＝×100%≈93.3%。
答：（1）飲水器的正常加熱功率2000W。
（2）N；增大；右。
（3）該飲水器加熱過(guò)程中的熱效率93.3%。
32．科技小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的恒溫水箱溫控電路（設(shè)環(huán)境溫度不高于20℃），由工作電路和控制電路組成。工作電路中的電熱器上標(biāo)有“220V2000W”的字樣；控制電路中熱敏電阻Rt作為感應(yīng)器探測(cè)水溫，置于恒溫水箱內(nèi)，其阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖乙所示，R1為滑動(dòng)變阻器。電磁鐵產(chǎn)生的吸引力F與控制電路中電流I的關(guān)系如圖丙所示，銜鐵只有在不小于3N吸引力的作用下才能被吸下。閉合開(kāi)關(guān)S（不計(jì)繼電器線圈的電阻）。
（1）用電熱器給恒溫箱中100kg的水加熱，正常工作20min時(shí)，水溫由20℃升高到25℃，求電熱器的加熱效率？
（2）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使R1＝280Ω，為了把溫度控制在25℃左右，設(shè)定在水溫低于25℃時(shí)自動(dòng)加熱，在水溫達(dá)到25℃時(shí)停止加熱，求控制電路中的電源電壓U是多少？
（3）設(shè)控制電路中電源電壓U不變，將水箱中水溫由25℃的恒溫調(diào)節(jié)到30℃的恒溫，應(yīng) 增大（填“增大”或“減小”）滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值。為什么？
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）水吸收的熱量：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×100kg×（25℃﹣20℃）＝2.1×106J；
電熱器消耗的電能W＝Pt＝2000W×20×60s＝2.4×106J，
電熱器的加熱效率η＝×100%＝×100%＝87.5%；
（2）當(dāng)水溫達(dá)到25℃時(shí)停止加熱，由圖乙可知，熱敏電阻的阻值為：Rt＝80Ω，
因?yàn)榇?lián)電路的總阻值等于各電阻之和，所以電路中的總電阻：R總＝Rt+R1＝80Ω+280Ω＝360Ω，
銜鐵受到3N的吸引力，由圖象丙可知，控制電路中電流為：I＝100mA＝0.1A，
由歐姆定律得，電源電壓：U＝IR總＝0.1A×360Ω＝36V；
（3）將水箱中水溫由25℃的恒溫調(diào)節(jié)到30℃的恒溫，即將啟動(dòng)的溫度調(diào)高，則熱敏電阻的阻值將減小，由I＝可知，當(dāng)電源電壓一定時(shí)，熱敏電阻越小，則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)增大。
答：（1）電熱器的加熱效率為87.5%；
（2）控制電路中的電源電壓U是36V；
（3）增大；溫度調(diào)高，熱敏電阻的阻值將減小，由I＝可知，當(dāng)電源電壓一定時(shí)，熱敏電阻越小，則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)增大。
33．小明家電熱水器的簡(jiǎn)化電路圖如圖所示，S1是手動(dòng)開(kāi)關(guān)，置于熱水器水箱外部；S2是溫控開(kāi)關(guān)，置于熱水器水箱內(nèi)部，當(dāng)水溫低于設(shè)定溫度t℃時(shí)自動(dòng)閉合，達(dá)到t℃時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)；Rl和R2均為用來(lái)加熱且阻值不變的電熱絲。使用時(shí)，手動(dòng)閉合開(kāi)關(guān)S1，電熱水器開(kāi)始工作。電熱水器部分參數(shù)如表所示：[水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）]．
（1）將初溫20℃的一滿箱水加熱至設(shè)定溫度，水吸收的熱量是4.2×106J，則設(shè)定溫度是多少？
（2）假設(shè)將初溫20℃的一滿箱水加熱至設(shè)定溫度用了50min，則電熱水器的效率是多少？
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）一滿箱水的體積：
V＝50L＝50dm3＝0.05m3，
由ρ＝得，水的質(zhì)量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.05m3＝50kg，
由Q吸＝cm（t﹣t0）可得，設(shè)定的溫度：
t＝+t0＝+20℃＝40℃；
（2）由P＝可得，消耗的電能：
W＝P加熱t(yī)＝1870W×50×60s＝5.61×106J，
則電熱水器的效率：
η＝×100%＝×100%≈74.9%。
答：（1）設(shè)定溫度是40℃；
（2）電熱水器的效率是74.9%。
34．小明家電熱水器的簡(jiǎn)化電路圖如圖所示，Sl是手動(dòng)開(kāi)關(guān)，置于熱水器水箱外部S2溫控開(kāi)關(guān)，置于熱水器水箱內(nèi)部，當(dāng)水溫低于40℃時(shí)自動(dòng)閉合，達(dá)到40℃時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)；R1和R2均為用來(lái)加熱且阻值不變的電熱絲，R2阻值為27.5Ω．使用時(shí)，手動(dòng)閉合開(kāi)關(guān)S1，電熱水器開(kāi)始工作。電熱水器部分參數(shù)如表所示。求：
（1）電熱水器的保溫功率
（2）電熱絲R1的阻值。
（3）假設(shè)將初溫20℃的一滿箱水熱至設(shè)定溫度用了50min，電熱水器的效率。（水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）R2在加熱狀態(tài)時(shí)的功率P2＝＝＝1760W；
則P保溫＝P加熱﹣P2＝1980W﹣1760W＝220W；
（2）根據(jù)P＝可得：
R1＝＝＝220Ω；
（3）由ρ＝得：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×50×10﹣3m3＝50kg，
水吸收的熱量為：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×50kg×（40℃﹣20℃）＝4.2×106J；
由P＝可得消耗的電能為：
W＝Pt＝1980W×50×60s＝5.94×106J，
熱水器的效率為：
η＝×100%＝×100%≈70.7%。
答：（1）電熱水器的保溫功率為220W。
（2）電熱絲R1的阻值是220Ω。
（3）假設(shè)將初溫20℃的一滿箱水加熱至設(shè)定溫度用了50min，則電熱水器的效率是70.7%。
35．即熱式熱水寶是一種無(wú)內(nèi)膽的納米管加熱裝置，因?yàn)槠潴w積小、加熱速度快，真正實(shí)現(xiàn)即開(kāi)即熱的使用功能，得到了廣泛應(yīng)用。其電路原理如圖，電熱絲R1、R0繞在出水管上，水經(jīng)過(guò)出水管時(shí)被加熱，通過(guò)改變水龍頭控制開(kāi)關(guān)S、S0的狀態(tài)，可以選擇出涼水、溫水或開(kāi)水。該管線機(jī)的額定電壓是220V，開(kāi)水加熱電功率是4400W，溫水加熱電功率是2200W．已知：電熱絲R1、R0電阻不隨溫度變化，水的比熱容c＝4.2×103J/（kg?℃），水的密度＝1×103kg/m3，g取10N/kg．求：
（1）開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，水龍頭出涼水（涼水、溫水或開(kāi)水）．開(kāi)關(guān)S、S0都閉合時(shí)，水龍頭出開(kāi)水（涼水、溫水或開(kāi)水）。
（2）現(xiàn)在需要100℃的開(kāi)水500mL，已知水的初溫是20℃，水需要吸收多少熱量？
（3）如果電能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率是80%，飲水機(jī)正常工作時(shí)，燒開(kāi)這些水需要多長(zhǎng)時(shí)間？
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）根據(jù)題意和電路圖可知，當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)電路處于斷路狀態(tài)，水龍頭出涼水；當(dāng)S，S0都閉合時(shí)，電路中電阻處于最小，根據(jù)P＝可知功率最大，出熱水；
（2）由ρ＝可得：
水的質(zhì)量為：
m＝ρV＝1×103 kg/m3×500×10﹣6 m3
＝0.5kg；
水吸收的熱量為：
Q＝cmΔt
＝4.2×103 J/（kg?℃）×0.5kg×（100℃﹣20℃）
＝1.68×105J；
（3）由η＝可得：
W＝＝＝2.1×105J
由P＝可得：
t＝＝≈48s。
答：（1）涼水；開(kāi)水；
（2）現(xiàn)在需要100℃的開(kāi)水500mL，已知水的初溫是20℃，水需要吸收熱量1.68×105J；
（3）如果電能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率是80%，飲水機(jī)正常工作時(shí)，燒開(kāi)這些水需要48s。
36．閱讀短文，回答問(wèn)題。
燃?xì)鉄崴?br>燃?xì)鉄崴魇且环N方便、快捷且不受天氣影響的洗浴設(shè)備。
圖甲為某款燃?xì)鉄崴鹘Y(jié)構(gòu)和工作原理示意圖。使用熱水器時(shí)，先通電，綠色指示燈亮，再打開(kāi)冷水閥和燃?xì)夤苌系娜細(xì)忾y。之后打開(kāi)熱水閥時(shí)，電子點(diǎn)火器點(diǎn)火，燃?xì)庠谌紵鲀?nèi)燃燒，產(chǎn)生1700℃的高溫?zé)煔猓藭r(shí)紅色指示燈亮，同時(shí)風(fēng)機(jī)工作，高溫?zé)煔馍仙?，流?jīng)熱交換器，將從A點(diǎn)處流入熱交換器的冷水加熱，產(chǎn)生的熱水從B點(diǎn)處源源不斷流出熱交換器，低溫?zé)煔鈴呐艧煿芘懦?。關(guān)閉熱水閥時(shí)，熱水器停止加熱。研究發(fā)現(xiàn)：熱交換器中，煙氣與水之間單位時(shí)間傳遞的熱量隨交換器內(nèi)水管表面積的增大而增大；煙氣具有的內(nèi)能E隨煙氣溫度t變化的關(guān)系如圖乙所示。
該燃?xì)鉄崴鞯募夹g(shù)參數(shù)如表，其中“熱水產(chǎn)出率”的含義是：每分鐘使水溫升高25℃時(shí)的出水體積；“額定耗氣量”的含義是：熱水器正常工作1小時(shí)消耗的燃?xì)怏w積。
（1）兩個(gè)指示燈是二極管燈泡，該燈泡由半導(dǎo)體（選填“導(dǎo)體”、“半導(dǎo)體”或“超導(dǎo)體”）材料制作，它們應(yīng) 并聯(lián)在電路中。
（2）下列措施中能提高熱水器加熱效率的是 C 。
A．采用熱值更高的燃料
B．提高進(jìn)水口冷水的初溫
C．加長(zhǎng)熱交換器中水管長(zhǎng)度
D．使水管中的進(jìn)水量減小
（3）熱水器由家庭電路直接供電，工作時(shí)兩端電壓為 220 V；若熱水器熱水產(chǎn)出率為12L/min時(shí)，設(shè)A、B兩點(diǎn)的高度差為0.3m，則水在熱交換器A、B兩點(diǎn)間運(yùn)行時(shí)克服重力做功的功率為 0.6 W．（g取10N/kg）
（4）某次洗浴，設(shè)定熱水管出水溫度45℃，熱水器正常工作用時(shí)15min。若該過(guò)程燃?xì)馔耆紵?，放出的熱量?2.7×107 J；測(cè)得冷水管進(jìn)水溫度15℃，則上述過(guò)程熱水器的出水流量為 10 L/min，加熱效率為 70% 。[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]
（5）在（4）中，已知煙氣通過(guò)熱交換器經(jīng)歷的時(shí)間為1.2min，該過(guò)程中煙氣只和水發(fā)生熱傳遞，那么該熱水器風(fēng)機(jī)排出低溫?zé)煔獾臏囟葹?112.5 ℃。
【答案】（1）半導(dǎo)體；并；（2）C；（3）220；0.6；（4）2.7×107；10；70%；（5）112.5。
【解答】解：
（1）兩個(gè)指示燈是二極管燈泡，二極管是由半導(dǎo)體材料制成的；由題意可知，兩個(gè)指示燈能夠獨(dú)立工作、互不影響，則它們應(yīng)并聯(lián)在電路中；
（2）熱水器加熱效率是指被水吸收的熱量與燃料完全燃燒產(chǎn)生的能量之比；
A．熱水器加熱效率與燃料的熱值無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)熱水器加熱效率知，熱水器加熱效率與進(jìn)水口冷水的初溫沒(méi)有關(guān)系，故B錯(cuò)誤；
C．熱交換器中，煙氣與水之間單位時(shí)間傳遞的熱量隨交換器內(nèi)水管表面積的增大而增大，所以加長(zhǎng)熱交換器中水管長(zhǎng)度可以增加水吸收的熱量，減少了熱損失，可以提高熱水器加熱效率，故C正確；
D．根據(jù)熱水器加熱效率知，熱水器加熱效率與水管中的進(jìn)水量的多少?zèng)]有關(guān)系，故D錯(cuò)誤；
故選：C；
（3）我國(guó)家庭電路的電壓為220V，則熱水器由家庭電路直接供電，工作時(shí)兩端電壓為220V；
已知熱水器熱水產(chǎn)出率為12L/min，即1min出熱水12L＝12dm3＝1.2×10﹣2m3，
由ρ＝可得，這些水的質(zhì)量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.2×10﹣2m3＝12kg，
即每分鐘內(nèi)有12kg水從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)，則克服水重力做的功：
W＝Gh＝mgh＝12kg×10N/kg×0.3m＝36J，
則水在熱交換器A、B兩點(diǎn)間運(yùn)行時(shí)克服重力做功的功率：
P＝＝＝0.6W；
（4）由額定耗氣量3.6m3/h可知，熱水器正常工作用時(shí)15min消耗燃?xì)獾捏w積：
V′＝×3.6m3＝0.9m3，
燃?xì)馔耆紵尫诺臒崃浚?br>Q放＝V′q＝0.9m3×3×107J/m3＝2.7×107J，
當(dāng)熱水器熱水產(chǎn)出率為12L/min時(shí)，每分鐘水吸收的熱量Q吸1＝cmΔt，
當(dāng)冷水的溫度為15℃和出水溫度為45℃時(shí)，每分鐘水吸收的熱量Q吸2＝cm′（t2﹣t1），
因同一燃?xì)鉄崴髡９ぷ鲿r(shí)相同時(shí)間內(nèi)水吸收的熱量相等，
所以，Q吸1＝Q吸2，即cmΔt＝cm′（t2﹣t1），
則m′＝m＝×12kg＝10kg，
此時(shí)每分鐘流出熱水的體積：
V″＝＝＝0.01m3＝10L，
即上述過(guò)程熱水器的出水流量為10L/min，
15min內(nèi)水吸收的熱量：
Q吸＝cm″（t2﹣t1）＝4.2×103J/（kg?℃）×15×10kg×（45℃﹣15℃）＝1.89×107J，
加熱效率：
η＝×100%＝×100%＝70%；
（5）燃?xì)馔耆紵尫诺臒崃亢笊⑹У臒崃浚?br>Q散＝Q放﹣Q吸＝2.7×107J﹣1.89×107J＝8.1×106J，
由題意可知，煙氣通過(guò)熱交換器經(jīng)歷的時(shí)間為1.2min，
則每秒鐘煙氣散失的內(nèi)能為＝0.1125×105J，即煙氣具有的內(nèi)能為0.1125×105J，
由圖乙可知，煙氣具有的內(nèi)能E與煙氣的溫度t成正比，且當(dāng)E＝105J時(shí)，溫度為t＝103℃，
所以，該熱水器風(fēng)機(jī)排出低溫?zé)煔獾臏囟葹椤?.1125×105J＝112.5℃。
故答案為：（1）半導(dǎo)體；并；（2）C；（3）220；0.6；（4）2.7×107；10；70%；（5）112.5。
七．非純電阻電路的相關(guān)計(jì)算（共5小題）
37．圖甲所示是某型號(hào)雙向雙動(dòng)式和面機(jī)。主要結(jié)構(gòu)為：加熱器、一個(gè)能帶動(dòng)攪拌器正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)、一個(gè)帶動(dòng)料桶的電動(dòng)機(jī)。使用時(shí)，先給水加熱到適宜的溫度，然后將面粉倒入，帶動(dòng)攪拌器和料筒的兩電動(dòng)機(jī)即交替工作。下表是這個(gè)和面機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，圖乙是和面機(jī)正常工作時(shí)攪拌電機(jī)和料桶電機(jī)交替工作的P﹣t圖象。
（1）求加熱器正常工作時(shí)的電阻。
（2）若和面需用60℃的熱水，若取1.5kg 20℃的水，則需要加熱多長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)始和面？[設(shè)無(wú)熱損失，c水＝4.2×103J/（kg?℃）]
（3）不算燒水時(shí)間，若完成一次和面需要24分鐘，則共需要多少電能？
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）根據(jù)表中信息可知，加熱器的額定功率為1000W，則加熱器正常工作時(shí)的電阻：R＝＝＝48.4Ω；
（2）水吸收的熱量為：Q＝cmΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×1.5kg×（60℃﹣20℃）＝2.52×105J，
由W＝Pt可得，和面機(jī)加熱的時(shí)間：t＝＝＝＝252s；
（3）攪拌機(jī)工作的時(shí)間：t1＝24×60s×＝960s，
料筒電動(dòng)機(jī)工作的時(shí)間：t2＝24×60s×＝480s；
完成一次和面總共消耗的電能：W＝P1t1+P2t2＝900W×960s+600W×480s＝1.152×106J。
答：（1）加熱器正常工作時(shí)的電阻為48.4Ω；
（2）若和面需用60℃的熱水，若取1.5kg 20℃的水，則需要加熱252s開(kāi)始和面；
（3）不算燒水時(shí)間，若完成一次和面需要24分鐘，則共需要1.152×106J的電能。
38．家庭室內(nèi)裝修要用到某種液體乙烯材料和三混粉，工人師傅使用加熱與攪拌為一體的用電器，下圖是該用電器的工作原理圖。先在室溫下把液體乙烯材料放入容器中，溫控旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)接ab開(kāi)始加熱，發(fā)光二極管L正常發(fā)光，當(dāng)液體溫度達(dá)到70℃；溫控旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)自動(dòng)接cd，發(fā)光二極管熄滅，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，再倒入三混粉在容器中保溫?cái)嚢瑁瑪嚢杈鶆蚝?，涂抹到墻壁上使之更加平滑牢固。旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)接ab時(shí)電路消耗的總功率為1522W，旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)接cd時(shí)電路消耗的總功率為1200W，電動(dòng)機(jī)正常工作的功率為1100W，發(fā)光二極管L規(guī)格為“2V 0.2W”，R1是加熱電熱絲，R2是保溫電熱絲，R0為保護(hù)發(fā)光二極管正常工作的限流電阻。（忽略溫度對(duì)電阻的影響）
（1）用電器正常工作時(shí)，求保溫電熱絲R2的電阻值。
（2）液體乙烯材料質(zhì)量為6kg，初溫為20℃，求溫控旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)接ab開(kāi)始加熱到剛接cd時(shí)，液體乙烯材料吸收了多少熱量[c液＝1.8×103J/（kg?℃）]
（3）溫控旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)接ab開(kāi)始加熱到剛接cd時(shí)，電路正常工作了6分40秒，該過(guò)程中加熱電熱絲產(chǎn)生的熱量為多少？
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）由電路圖可知，旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)接cd時(shí)，電動(dòng)機(jī)和R2并聯(lián)，
因電路中的總功率等于各用電器功率之和，
所以，R2的電功率：
P2＝Pcd﹣PM＝1200W﹣1100W＝100W，
因并聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，由P＝可得，保溫電熱絲R2的電阻值：
R2＝＝＝484Ω；
（2）液體乙烯材料吸收熱量：
Q吸＝cm（t﹣t0）
＝1.8×103J/（kg?℃）×6kg×（70℃﹣20℃）
＝5.4×105J；
（3）當(dāng)溫控旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)接ab開(kāi)始加熱時(shí)，R0與L串聯(lián)后與R1并聯(lián)，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由P＝UI可得，R0與L串聯(lián)支路的電流：
I0L＝＝＝0.1A，
R0與L串聯(lián)支路的功率：
P0L＝U×I0L＝220V×0.1A＝22W，
加熱電熱絲R1消耗的功率：
P1＝Pab﹣P0L＝1522W﹣22W＝1500W，
該過(guò)程中加熱電熱絲產(chǎn)生的熱量：
Q1＝W1＝P1t＝1500W×（6×60s+40s）＝6×105J。
答：（1）保溫電熱絲R2的電阻值為484Ω；
（2）液體乙烯材料吸收的熱量為5.4×105J；
（3）該過(guò)程中加熱電熱絲產(chǎn)生的熱量為6×105J。
39．如圖甲是小夢(mèng)家豆?jié){機(jī)的工作原理圖，其中電動(dòng)機(jī)是用來(lái)帶動(dòng)刀頭將原料進(jìn)行粉碎打漿的，額定功率是200W．R是加熱電阻，額定功率是1100W，圖乙、丙是此豆?jié){機(jī)做一次豆?jié){時(shí)的工作信息。小夢(mèng)的媽媽向豆?jié){機(jī)中加入黃豆和清水共1.5kg，求：
（1）豆?jié){機(jī)的加熱電阻是多少？
（2）從第6min至第9min，豆?jié){吸收的熱量是多少？[C豆?jié){＝4.0×103J/（kg?℃）]
（3）豆?jié){機(jī)正常工作做一次豆?jié){，總共消耗的電能是多少？
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：
（1）由題知，加熱功率P1＝1100W，U＝220V，
∵P＝，
∴豆?jié){機(jī)的加熱電阻：
R＝＝＝44Ω；
（2）豆?jié){吸收的熱量：
Q吸＝c豆?jié){mΔt＝4.0×103J/（kg?℃）×1.5kg×（100℃﹣70℃）＝1.8×105J；
（3）由圖象可知，豆?jié){機(jī)正常工作一次電熱管工作時(shí)間t1＝11min，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)間t2＝2min，
豆?jié){機(jī)正常工作做一次豆?jié){消耗的電能：
W＝P1t1+P2t2＝1100W×11×60s+200W×2×60s＝7.5×105J。
答：（1）豆?jié){機(jī)的加熱電阻是44Ω；
（2）從第6min至第9min，豆?jié){吸收的熱量是1.8×105J；
（3）豆?jié){機(jī)正常工作做一次豆?jié){，總共消耗的電能是7.5×105J。
40．1、有一降壓變壓器，輸入的電壓是3300V，輸出的電壓是220V
（1）若輸入的電流是5A，問(wèn)輸入功率是多少kW？
（2）如果該降壓變壓器的功率不變，那么輸出的電流是多少A？
2、一臺(tái)小型電動(dòng)機(jī)接在220V的電源上，已知線圈的電阻是20歐，求：當(dāng)輸入電動(dòng)機(jī)的電流是2A時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出功率是多大？1分鐘后電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量是多少？
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：
1、（1）輸入功率：
P輸入＝U輸入I輸入＝3300V×5A＝16500W＝16.5kW；
（2）∵降壓變壓器的功率不變，
∴P輸出＝P輸入＝16500W，
∴輸出的電流：
I輸出＝＝＝75A；
（2）電動(dòng)機(jī)的輸入功率：
P輸入＝UI＝220V×2A＝440W，
電阻消耗的電功率：
P損失＝I2R＝（2A）2×20Ω＝80W，
電動(dòng)機(jī)的輸出功率：
P輸出＝440W﹣80W＝360W，
1分鐘后電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量：
Q＝I2Rt＝（2A）2×20Ω×60S＝4800J。
答：1、（1）輸入功率是16.5kW；
（2）輸出的電流是75A；
2、電動(dòng)機(jī)的輸出功率是360W，1分鐘后電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量是4800J。
41．明亮同學(xué)的家中有一臺(tái)微電腦控制的電熱水壺，如圖所示，該電熱水壺可以將水從桶中抽到壺中并自動(dòng)加熱至水燒開(kāi)，明亮同學(xué)觀察該電熱水壺的銘牌時(shí)發(fā)現(xiàn)其額定加熱功率模糊不清晰，其它銘牌標(biāo)記均清晰（如表所示）；燒水前他關(guān)掉家里其它用電器，只接通電熱水壺控制開(kāi)關(guān)，小電動(dòng)機(jī)將水從桶中提升至電熱水壺滿刻度處自動(dòng)停止加水，此時(shí)顯示水溫為20℃，電熱水壺加滿水后開(kāi)始在額定電壓下燒水至水溫為100℃時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)電路停止工作。明亮同學(xué)還觀察到，在電熱水壺?zé)倪^(guò)程中，家里標(biāo)有3000r/kW?h的電能表在30s內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)了50轉(zhuǎn)。（g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，C水＝4.2×103J/（kg?℃））．求：
（1）電熱水壺的額定加熱功率；
（2）如果在用電高峰時(shí)明亮同學(xué)家中的實(shí)際電壓是額定電壓的90%，電熱水壺在此電壓下燒水時(shí)的加熱效率為80%，試計(jì)算在用電高峰時(shí)燒開(kāi)該壺水需要多少秒。（結(jié)果保留整數(shù)）
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）電能表轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)50r，電路消耗的電能：
W＝50×kW?h＝kW?h＝6×104J，
電熱水壺的額定加熱功率：
P＝＝＝2000W；
（2）由P＝UI＝可得，電熱水壺的電阻：
R＝＝＝24.2Ω，
實(shí)際電壓是額定電壓U實(shí)＝90%U＝90%×220V＝198V時(shí)，電熱水壺的實(shí)際功率：
P實(shí)＝＝＝1620W，
電熱水壺加滿水后，水的體積：
V＝2L＝2dm3＝2×10﹣3m3，
由ρ＝可得，水的質(zhì)量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg，
水吸收的熱量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J，
由η＝×100%可得，消耗的電能：
W′＝＝＝8.4×105J，
在用電高峰時(shí)燒開(kāi)該壺水需要的時(shí)間：
t′＝＝≈519s。
答：（1）電熱水壺的額定加熱功率為2000W；
（2）在用電高峰時(shí)燒開(kāi)該壺水需要519s。
額定電壓
220V
低擋發(fā)熱功率
100W
水箱容積
3L
適用面積
20～40m2
每只燈泡規(guī)格
220V500W
高溫?fù)?br>四只燈工作
低溫?fù)?br>兩只燈工作
XX牌電飯煲
額定電壓
220V
額定功率
高溫?fù)?br>1100W
低溫?fù)?br>440W
電源頻率
50Hz
壺的容積
1.5L
額定電壓
220V
加熱功率
1000W
保溫功率
44W
熱水箱容量
1L
加熱時(shí)功率
500W
額定電壓
220V
保溫時(shí)功率
50W
T/℃
100
105
110
112
114
116
118
120
P/kPa
101
121
143
154
163
175
187
199
額定電壓
加熱功率
壓強(qiáng)設(shè)定值
220V
1000W
101kPa
額定電壓
220 V
頻率
50 Hz
保溫功率
110 W
加熱功率
1 870 W
水箱容量
50 L
設(shè)定溫度
t℃
額定電壓
220V
頻率
50Hz
保溫功率
？
加熱功率
1980W
水箱容量
50L
設(shè)定溫度
40℃
適用燃?xì)?br>天然氣
熱值
3×107J/m3
額定耗氣量
3.6m3/h
熱水產(chǎn)出率
12L/min
額定電壓
220V
額定頻率
50Hz
攪拌電機(jī)額定頻率
900W
料桶電機(jī)額定頻率
600W
加熱額定頻率
1000W
型號(hào)
MH﹣200
額定電壓
220V
額定頻率
50Hz
額定加熱功率
小電動(dòng)機(jī)額定功率
5W
容量
2.0L

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