资源简介

(共52张PPT)
第10招
电功率、电热计算的解题技巧
北师版 九年级全
九年级物理提分专训
例
典 例 剖 析
【2023·广东模拟】如图是某款有加热和保温功能的电热饮水机电路原理图，机内有温控开关S0。该饮水机的部分参数已知：额定电压为220 V，加热时的总功率为880 W，保温时的功率为40 W，R1、R2为加热
电阻丝。假设它们的阻值不变，计算
结果若不能整除，保留一位小数，求：
解题秘方：电热饮水机的挡位可以利用公式P＝进行判断和计算；电阻丝的阻值可以利用公式R＝计算；电热饮水机的功率可以利用公式P＝计算。
(1)当S和S0闭合时，饮水机处在什么状态？此时电路的总电流是多大？
解：当开关S、S0闭合时，两电阻并联，电路中的总电阻最小，由P＝可知电热饮水机处于加热状态，此时电路的总电流I＝＝＝4 A。
(2)在加热状态下，电阻丝R1、R2的阻值为多少？
解：饮水机处于保温状态时电路为R2的简单电路，电阻R2＝＝＝1 210 Ω。因它们的阻值不变，所以加热时电阻R2的阻值也为1 210 Ω。
饮水机处于加热状态时两电阻并联，电阻R1＝＝ ≈57.6 Ω。
(3)傍晚用电高峰期，若实际电压只有200 V时，饮水机加热的实际总功率是多大？
解：加热时，电路的总电阻R＝＝＝55 Ω，当电路两端电压为200 V时，饮水机在加热状态的实际功率P加热′＝＝≈727.3 W。
方法小结：电功率的综合运用通常以电热器为载体，电热器的工作电路欧姆定律适用，电功率的推导式也就适用于电热器的计算。而且，推导式用于电热器的计算更方便，分析电热器的挡位也应该用推导式P＝。
训练角度 1 挡位型
分 类 训 练
1．【2022·黔西南州】如图甲是某茶具上煮茶器的电路原理图，R1是加热电阻，R2是保温时的分压电阻，S为电源开关，S1为自动温控开关。
S、S1都闭合时，煮茶器处于加热状态；当水沸腾后，S1会自动断开，转为保温状态。煮茶器工作过程中的P－t图像如图乙所示，不计电阻值随温度的变化。求：
(1)电阻R1的阻值。
解：由图甲可知，S、S1都闭合时，R2被短路，电路中只有R1工作，此时煮茶器处于加热状态，根据图乙可知，加热时的电功率P加＝1 100 W，根据P＝U2R可知，电阻R1的阻值R1＝＝＝44 Ω。
(2)当煮茶器处于保温状态时，R1的电功率。
解：当S闭合、S1断开时，R1、R2串联，此时为保温状态，由图乙可知，保温功率P保＝44 W，由P＝UI可知，保温状态时的电流I保＝＝＝0.2 A；根据串联电路的特点可知，通过R1的电流I1＝I2＝
I保＝0.2 A，当煮茶器处于保温状态时，R1的电功率
P＝I21R1＝(0.2 A)2×44 Ω＝1.76 W。
(3)当煮茶器处于保温状态时，电阻R2在100 s内消耗的电能。
解：由欧姆定律可知，保温状态时R1两端的电压U1＝I1R1＝0.2 A×44 Ω＝8.8 V；根据串联分压的特点可知，R2两端的电压U2＝U－U1＝220 V－8.8 V＝211.2 V；当煮茶器处于保温状态时，电阻R2在100 s内消耗的电能W2＝U2I2t＝211.2 V×0.2 A×100 s＝4 224 J。
2．【2022·南充】某电饭煲内部电路简图如图甲，S为总开关，S1为自动控制开关，当S1闭合时为煮饭过程，断开时为保温过程，某同学用仪表测量出了该电饭煲煮饭和保温全过程的电
流随时间变化图像如图
乙，电饭煲工作电压恒
为220 V，求：
(1)电阻R1的功率P1。
解：S闭合、S1断开，电饭煲处于保温状态，由图甲知保温过程中只有电阻R1工作，电流较小，由图乙知，此时的电流为0.1 A，电阻R1的功率P1＝UI1＝220 V×0.1 A＝22 W。
(2)电阻R2的阻值。
解：S、S1闭合时，电饭煲处于煮饭过程，由图甲知，此时两电阻并联，电流较大，由图乙知，此时的电流为5.6 A，根据并联电路干路的电流等于各支路电流的和知，通过电阻R2的电流I2＝I－I1＝5.6 A－0.1 A＝5.5 A，电阻R2的阻值R2＝＝＝40 Ω。
(3)煮饭过程中消耗的电能W。
解：由图乙知，煮饭过程用时t＝10 min＝600 s，煮饭过程中消耗的电能W＝UIt＝220 V×
5.6 A×600 s＝7.392×105 J。
3．【2023·赤峰模拟】中国的厨艺最讲究“火候”二字，图甲所示的智能蛋糕机就是采用智能化技术控制制作过程不同时间段的温度，制作出口感好、营养价值高的蛋糕。该蛋糕机的部分参数如下表所示。求：
U＝220 V
额定功率/W 中温440 高温880
(1)该蛋糕机正常工作时中温挡和高温挡的电流之比。
解：由公式P＝UI可知，当电源电压U一定时，电功率P与电流I成正比，则中温挡和高温挡的电流之比I中∶I高＝P中∶P高＝440 W∶880 W＝1∶2。
(2)该蛋糕机正常工作处于中温挡时电路的总电阻。
解：中温挡时电路的总电阻R中＝＝＝110 Ω。
(3)小明课下查得其实际工作的简化电路图如图乙所示，S1为单刀开关，S2为单刀多掷开关，R1、R2为电加热丝。请判断蛋糕机处于高温、中温、
低温挡时开关S1、S2所处的状
态；并计算该蛋糕机低温挡的
额定功率。
解：由题图乙可知，当开关S1闭合，S2接2时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，蛋糕机处于高温挡，有P高＝＋，
当开关S1闭合，S2接1时，只有R1接入电路工作，蛋糕机处于中温挡，有P中＝，R1＝110 Ω，
当开关S1断开，S2接3时，R1与R2串联，电路的总电阻最大，蛋糕机处于低温挡，且P低＝，
在高温挡下，R2的功率P2＝P高－P1＝P高－P中＝
880 W－440 W＝440 W，R2的阻值R2＝＝＝110 Ω。
低温挡时的额定功率P低＝＝＝220 W。
4．【2022·资阳】近年来，我国家电产业迅猛发展，不仅成为全球家电制造第一大国，而且已成为全球智能家电第一大技术来源国。电饭煲是我国家电产品中的优秀代表之一，据海关统计，去年我国电饭煲出口金额约为进口金额的14倍，中国制造深受全球市场认可。
如图甲为某国产智能电饭煲的外观图，该电饭煲有“快煮”“精煮”“保温”三种基本模式；图乙为该电饭煲的基本原理简化电路图，额定电压U0＝220 V；
当S1置于a、S2置于d时处于“快煮”模式，电饭煲的额定功率P1＝1 210 W；当S1置于a、S2断开时处于“精煮”模式，电饭煲的额定功率P2＝484 W；当S1置于b、S2置于c时，处于“保温”模式。求：
(1)R1的阻值。
【点拨】
由题知，当S1置于a、S2断开时，电阻R2断路，电路中只有电阻R1工作，电饭煲处于“精煮”模式，电饭煲的额定功率P2＝484 W，根据P＝U2R的变形公式可计算出电阻R1的阻值。
解：由题知，当S1置于a、S2断开时，电阻R2断路，电路中只有电阻R1工作，电饭煲处于“精煮”模式，此时电饭煲的额定功率P2＝484 W，根据P＝得，电阻R1的阻值R1＝＝＝100 Ω。
(2)小明采用“精煮”模式将饭煮熟用时t＝50 min，求该电饭煲一次精煮过程消耗的电能E。
【点拨】
已知“精煮”模式下的额定功率，根据W＝Pt可计算出电饭煲在“精煮”模式下，工作50 min电流做的功，电流做的功等于该时间段内电饭煲一次精煮过程消耗的电能。
解：电饭煲在“精煮”模式下，工作50 min电流做的功W＝P2t＝484 W×50×60 s＝1.452×106 J，电饭煲消耗的电能等于电流通过电饭煲做的功，即E＝
W＝1.452×106 J。
(3)该电饭煲“保温”模式下的额定功率P3。
【点拨】
由题知，当电饭煲处于“快煮”模式时，电阻R1和R2并联，且同时工作，此时的电功率为1 210 W。电饭煲处于“精煮”模式时，电阻R1单独工作的电功率为484 W，根据并联电路的电功率关系，可计算出电阻R2的电功率，根据
P＝的变形公式可计算出电阻R2的阻值。
当S1置于b、S2置于c时，电阻R1和R2串联，处于“保温”模式。根据串联电路的电阻规律计算出电路中的总电阻，根据P＝ 计算出电饭煲保温模式下的额定功率。
解：由题知，当电饭煲处于“快煮”模式时，电阻R1和R2并联，且同时工作，此时的额定功率P1＝
1 210 W。电饭煲处于“精煮”模式时，电阻R1单独工作，额定功率P2＝484 W，根据并联电路的电功率关系得，在“快煮”模式下，电阻R2的功率P＝P1－
P2＝1 210 W－484 W＝726 W，
根据P＝得，电阻R2的阻值R2＝＝＝Ω，当S1置于b、S2置于c时，电阻R1和R2串联，处于“保温”模式，根据串联电路电阻规律得，此时电路中的总电阻
R总＝R1＋R2＝100 Ω＋ Ω＝ Ω，则电饭煲“保温”模式下的额定功率P3＝U02P总＝ ＝290.4 W。
5．如图为电吹风的内部结构示意图和电路原理图。
训练角度 2 电磁型
其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，当选择开关O接在C、D位置时，电吹风处于关停状态。已知电吹风冷风挡的额定功率为44 W，电吹风热风挡的额定功率为484 W。额定电压均为220 V。当电吹风处于正常工作状态时，求：
(1)电吹风吹冷风时，电路中的电流是多大？
解：由题意知，电吹风冷风挡功率P冷＝44 W，此时电路中的电流I冷＝＝＝0.2 A。
(2)电吹风吹热风时，电路中每小时耗电是多少度(1度＝1 kW·h)
解：电吹风吹热风时，其电功率P热＝484 W＝0.484 kW，则电路中每小时消耗的电能W＝P热t＝0.484 kW×1 h＝0.484 kW·h＝0.484度。
(3)电吹风电热丝的电阻是多大？
解：当选择开关与A、B接触时，电动机与电热丝并联，电吹风处于热风挡，热风挡的功率等于电动机与电热丝的功率之和，则电热丝消耗的功率
P电热丝＝P热－P电动机＝484 W－44 W＝440 W。电吹风电热丝的电阻R＝＝＝110 Ω。
6．【2022·河池】如图所示为某智能烘干机的简化电路原理图，其工作电路由电压为220 V的电源、阻值为55 Ω的电热丝R、红灯L和蜂鸣器组成；
控制电路由电源U1、电磁铁(线圈电阻忽略不计)、开关S、热敏电阻R1和滑动变阻器R2组成；R1的阻值随温度变化的关系如下表所示。当控制电路电流I≥
0.05 A时，衔铁被吸合，电热丝R停止工作，同时红灯亮、蜂鸣器响发出报警信号，表明烘干机内温度过高。
温度/℃ 90 80 66 60 50 46 40 36 35
R/Ω 10 20 40 50 70 80 100 120 130
(1)电热丝R工作时的电流为多少？
解：电热丝R工作时的电流IR＝＝ ＝4 A。
【点拨】
已知工作电路的电压和电热丝阻值，根据I＝算出电热丝R工作时的电流。
(2)电热丝R通电10 s产生的热量为多少？
解：R在10 s内产生的热量
Q＝IR2Rt＝(4 A)2×55 Ω×10 s＝8 800 J。
【点拨】
根据Q＝I2Rt算出电热丝R在10 s内产生的热量。
(3)已知控制电路的电源电压U1＝6 V，当调节滑动变阻器R2＝70 Ω时，烘干机内温度至少多高会发出报警信号。
【点拨】
根据I＝的变形公式算出电热丝R停止工作时的总电阻，由串联电路电阻的规律算出热敏电阻R1的阻值，进而判断出烘干机内的温度。
解：由I＝可知，衔铁刚好被吸合时，控制电路的总电阻R总＝＝＝120 Ω；根据串联电路的电阻特点可知，此时R1的阻值R1＝R总－R2＝120 Ω－70 Ω＝50 Ω；由表格数据可知，当R1的阻值为50 Ω时温度为60 ℃。
7．【2022·张家界】如图甲是某自动控温电热水器的电路图，其中控制电路电压恒为6 V，R1为热敏电阻，置于水箱中产生的热量对水箱中水温的影响忽略不计，R1阻值随温度变化的关
系如图乙所示，R2为
可调电阻，用来设定
电热水器的水温。
R3、R4为纯电热丝，均置于水箱中，R3＝22 Ω；电磁铁线圈电阻忽略不计，当电磁铁电流达到0.2 A时，继电器衔铁被吸下来。工作过程中，电源电压均保持不变，请完成下列问题：
(1)图甲中电磁铁的上端为________(填“N极”或“S极”)。
S极
(2)加热时电热丝R3的功率为多少？
解：分析图甲可知，当动触点与上方触点接通时，电路中只有R3工作，为加热状态；当动触点与下方触点接通时，电路中R3与R4串联，一起工作，为保温状态；加热时电热丝R3的功率P＝＝＝2 200 W。
(3)如果电热水器储有60 kg的水，电路处于加热状态，正常工作1小时，产生的热量80%被水吸收，则水温升高了多少摄氏度？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，结果保留1位小数]
解：电路处于加热状态，正常工作1小时，产生的热量Q＝Pt＝2 200 W×3 600 s＝7.92×106 J；产生的热量80%被水吸收，则Q吸＝80%×Q＝80%×7.92×106 J＝6.336×106 J；由Q吸＝c水m水Δt变形得，Δt＝＝≈
25.1 ℃。
(4)如果将电热水器水温设为60 ℃，R2的阻值应该调至多少欧？
解：如果将热水器中的水温设置为60 ℃，此时控制电路中的电流刚好为0.2 A，由I＝可知，此时控制电路的总电阻R总＝＝ ＝30 Ω，由图像可知，60 ℃时R1的阻值为10 Ω，则R2的阻值R2＝R总－R1＝30 Ω－
10 Ω＝20 Ω。

展开更多......

收起↑