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(共39张PPT)
第十五章　电能与电功率
电与热综合计算
专项训练
【2023·丹东】如图所示，电源电压保持不变，灯泡L标有“12 V　12 W”字样(忽略灯丝电阻的变化)。闭合开关S1，断开S2，灯泡L正常发光；闭合开关S1、S2，电流表示数为1.5 A，则电源电压为______V；闭合开关S1，断开S2，通电30 s定值
电阻R产生的热量是______J。
36
1
720
【点拨】
闭合开关S1、S2，电路为定值电阻的简单电路，电流表示数为1.5 A，则电源电压U＝I′R＝1.5 A×R②，联立①②可知
U＝36 V，R＝24 Ω；闭合开关S1，断开S2，灯泡L和定值电阻串联，通电30 s定值电阻R产生的热量Q＝I2Rt＝(1 A)2×
24 Ω×30 s＝720 J。
2∶1
2
【2023·绥化】如图所示，电源电压不变，滑动变阻器的最大阻值为R，R1、R2为定值电阻，已知R∶R1∶R2＝1∶1∶2，当滑片P移动到a端时，闭合开关S1、S2，通过R1与R2的电流之比是________；当滑片P移动到b端时，只闭合开关S2，通电1 min，R与R2产生的热量之比是________。
1∶2　
【点拨】
3
【2023·广安】如图所示，电源电压保持不变，滑动变阻器R的最大阻值为40 Ω，小灯泡L标有“5 V　
2.5 W”的字样，将滑片移到最右端，闭合开关S，电流表示数为0.3 A，忽略温度对灯丝电阻的影响。求：
(1)灯泡正常发光时的电阻。
解：滑动变阻器接入电路的电阻R＝40 Ω，
电路中的总电阻R总＝R＋RL＝40 Ω＋10 Ω＝50 Ω，
电源电压U＝IR总＝0.3 A×50 Ω＝15 V。
(2)电源电压。
(3)将滑片移到某位置，电压表示数为10 V，滑动变阻器电阻丝1 min内产生的热量。
4
【2023·凉山州】某品牌电热水壶铭牌中部分参数如表所示，现将其接入220 V电路中，向壶内盛入1.5 L的水，在标准大气压下将水从20 ℃加热至沸腾，则：
额定电压 220 V
额定功率 1 000 W
容量 1.5 L
解：水的质量
m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×1.5×10－3 m3＝1.5 kg，
将1.5 kg的水从20 ℃加热至沸腾需要吸收的热量
Q吸＝c水m(t2－t1)＝4.2×103 J/(kg·℃)×1.5 kg×
(100 ℃－20 ℃)＝5.04×105 J。
(1)此过程中壶内水吸收了多少热量？
(2)该电热水壶正常工作时电阻是多大？
(3)若烧水实际耗时为10 min，求此过程电热水壶的热效率是多少？
5
【2023·阜新】电热水壶发热电阻阻值不变，其主要参数如表所示。[水的比热容c＝4.2×103J/(kg·℃)]
额定电压 220 V 容量 1.5 L
加热功率 1 210 W 保温 功率 88 W
(1)电热水壶保温状态下电路中的电流是多少？
(2)在加热状态下，电热水壶正常工作100 s，消耗的电能是多少？
解：吸收的热量Q＝cmΔt＝
4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃－50 ℃)＝2.1×105 J。
(3)用此电热水壶，将质量为1 kg的水从50 ℃加热到 100 ℃，吸收的热量是多少？
6
【2023·河北大名一中期末】中国茶文化源远流长。如图甲所示是一款煮茶器，有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路图如图乙所示，R1和R2均为发热电阻，煮茶器部分参数如表。煮茶器中装有初温为
20 ℃的水，在标准大气压下，将水刚好加热到沸腾，用时700 s，在此过程中煮茶器的加热效率为80%。求：
额定电压 220 V
保温挡功率 100 W
加热挡功率 900 W
(1)发热电阻R1的阻值。
加热过程中煮茶器消耗的电能
W＝P加热t＝900 W×700 s＝6.3×105 J。
(2)加热过程中煮茶器消耗的电能。
(3)煮茶器中水的质量。
[水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
7
【2023·烟台】如图甲所示为小明家的电饭锅，铭牌上附有中国能效标识，从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级，额定电压为220 V，加热功率为1 210 W。电饭锅的简化电路图如图乙所示，有加热和保温两挡，由开关S调节，其中R1和R2均为发热电阻，且阻值不随温度的变化而改变。
(1)小明想利用如图丙所示的电能表测量电饭锅的保温功率，他关闭家里的其他用电器，让电饭锅处于“保温”状态下正常工作，观察到电能表转盘在5 min内转了22圈。则该电饭锅的保温功率为多少？
解：由电路图知，当S断开时，两电阻串联，电路中电阻较大，功率较小，为保温状态；当S闭合时，只有R1接入电路中，电阻较小，功率较大，为加热状态。
(2)电阻R1、R2的阻值分别为多少？
(3)小明上网查询了解，国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时，三级能效的热效率值(电热转化效率)范围为81%≤η＜86%。他用学过的知识对电饭锅进行测试：在加热状态下，将温度为23 ℃、质量为2.2 kg的水加热到100 ℃，电饭锅正常工作用时700 s。[已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。
8
【2023·福建】如图是某晾衣机的工作电路图，电源电压U＝220 V，其中R是发热电阻。当开关S1闭合、S2断开时，晾衣机开启风干功能，其额定功率P1＝
44 W；当开关S1、S2均闭合时，晾衣机开启烘干功能，通过R的电流I2＝1 A。求：
(1)使用风干功能时通过电动机的电流。
解：使用烘干功能时，电路中电动机和发热电阻R并联，两端的电压相同，
1 min内产生的热量
Q＝W2＝UI2t1＝220 V×1 A×60 s＝1.32×104 J。
(2)使用烘干功能时电阻R在1 min内产生的热量。
(3)使用烘干功能1 h消耗的电能。
解：电阻R的功率P2＝UI2＝220 V×1 A＝220 W，
总功率P＝P1＋P2＝44 W＋220 W＝264 W，
总电能W＝Pt2＝264×10－3 kW×1 h＝0.264 kW·h。
9
现有一个小型水电站，如图所示，发电机提供的电压U＝250 V，保持恒定，通过输电线向较远处用户输电，输电线的总电阻R0＝0.15 Ω。闭合开关S，若发电机提供给电路的总功率P＝50 kW，求：
(1)通过输电线的电流I和输电线上损耗的热功率P0。
(2)用户得到的功率P1和输电效率η。
(3)若将输电线改为超导输电线，在保证用户得到以上功率不变的情况下(此时可在用电器前端加一调压装置，以保证用电器能正常工作)，与原来相比，每天节省的电能可供一个额定功率P2＝1 kW的电饭煲正常工作多少天？(假设电饭煲每天工作2 h)
解：节省的电功率等于损耗的热功率，则每天节省的电能W0＝P0t1(其中t1＝24 h)，
设这些电能可供该电饭煲正常工作N天，则电饭煲消耗的电能W2＝P2t2N(其中t2＝2 h)，根据能量关系可得W0＝W2，即P0t1＝P2t2N，代入数据可得6 kW×24 h＝1 kW×2 h×N，解得N＝72。

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