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1、微专题三电功、电热的相关计算1电热水袋(俗称电暖宝)是冬季暖手、暖足的理想用品(1)电热水袋的工作原理是利用了电流的_电热水袋充水做加热物质，是利用了水的_大的特性(2)如图所示是某电热水袋的主要参数，若使电热水袋内水温升高30 ，则水需要吸收的热量为_J电热水袋正常工作，不考虑其外壳吸收的热量及其他热量损失，电热水袋初温为20 ，通电8 min后将处于_(选填“通电加热”或“自动断电”)状态已知c水4.2103 J/(kg)解析：(1)电热器的工作原理是电流的热效应，故电热水袋的工作原理是利用了电流的热效应；因为水的比热容较大，根据Qcmt可知，降低相同的温度，水放出的热量多，所以电热暖手宝
2、里面用水作为加热物质(2)水需要吸收的热量为Q吸c水mt4.2103 J/(kg)1 kg30 1.26105 J；通电8 min消耗的电能WPt450 W860 s2.16105 J；由题意知，水吸收的热量Q吸W2.16105 J，由Q吸cm(tt0)可得，此时水的末温tt020 71.4 ，由于水的温度升高到65 时就自动断电，故暖手宝通电8 min后将处于自动断开状态答案：(1)热效应比热容(2)1.26105自动断电2电热水器是生活中常见的加热水的电器，下表是某电热水器的部分参数张凯将该电热水器中盛满的初温为20 的水加热至50 用于洗澡，则这个过程中水吸收的热量为已知c水4.2103
3、 J/(kg)，水1.0103 kg/m3() 容量功率加热时间恒温模式60 L 3 500 W10 min全自动智能恒温A.8.4106 J B7.56106 JC8.4103 J D7.56103 J解析：水的体积V60 L60 dm30.06 m3，由得水的质量m水V1.0103 kg/m30.06 m360 kg，水吸收的热量Q吸cmtcm(tt0)4.2103 J/(kg)60 kg(50 20 )7.56106 J.答案：B3家庭常用电热水壶的铭牌数据如表所示，若加热电阻的阻值不随温度的变化而改变，下列选项正确的是c水4.2103 J/(kg)()额定电压220 V额定加热功率1
4、100 W最大盛水量1 kgA.电热水壶装满水时，水的体积是10 LB电热水壶和其他用电器串联在电路中C将1 kg、20 的水在1标准大气压下烧开，需要吸收的热量为3.36105 JD将1 kg、20 的水在1标准大气压下烧开，电热水壶需正常工作5.5分钟，此电热水壶的效率为50%解析：由可得，水的体积V1103 m31 dm31 L，故A错误；电热水壶和其他用电器工作时互不影响，则电热水壶和其他用电器并联在电路中，故B错误；水吸收的热量Qcmt4.2103 J/(kg)1 kg(100 20 )3.36105 J，故C正确；工作时间t5.5 min5.560 s330 s，由P可得，电热水壶
5、正常工作5.5 min消耗的电能WPt1 100 W330 s3.63105 J；电热水壶的效率100%100%92.6%，故D错误答案：C4如图所示的电路，电源电压保持不变，小灯泡额定电压为8 V(小灯泡电阻不随温度变化)闭合开关S1，断开开关S2，当滑动变阻器的滑片在a、b端之间移动的过程中，电压表示数变化范围是08 V，电流表示数变化范围是0.82.4 A；闭合开关S2，断开开关S1，当滑动变阻器的滑片在中点时小灯泡正常发光在保证电路安全的前提下，下列说法正确的是()AR2的阻值为10 B闭合开关S1，断开开关S2，滑动变阻器R1消耗的最大电功率为6.4 WC闭合开关S2，断开开关S1，
6、灯泡两端电压变化范围为48 VD闭合开关S2，断开开关S1，整个电路消耗的电功率范围为7.29.6 W解析：闭合开关S1、断开开关S2时，滑动变阻器R1和定值电阻R2串联，电压表测R1两端电压，电流表测电路中的电流，当滑片位于b端时，接入电路中的电阻为零，此时电路中的电流最大，由I可得，电源的电压UI大R22.4 AR2，当滑片位于a端时，接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，电压表的示数最大，电源的电压UU1I小R28 V0.8 AR2；由可得U12 V、R25 ，故A错误；闭合开关S1、断开开关S2时，滑动变阻器R1和定值电阻R2串联，滑动变阻器R1消耗的电功率P1(UIR2)I(1
7、2 VI5 )I557.2 W5(I1.2 A)21 ，当I1.2 A时，滑动变阻器R1消耗的电功率最大，最大为7.2 W，故B错误；滑动变阻器的最大阻值R110 ，闭合开关S2，断开开关S1时，滑动变阻器R1和灯泡L串联，电压表测R1两端电压，当滑动变阻器的滑片在中点时小灯泡正常发光，此时滑动变阻器两端的电压U1UUL12 V8 V4 V，则电路中的最大电流I大0.8 A，此时灯泡两端的电压最大，整个电路消耗的电功率最大，则P大UI大12 V0.8 A9.6 W；灯泡的电阻RL10 ，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，灯泡两端的电压最小，电路消耗的电功率最小，因串联电路中
8、总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的最小电流I小0.6 A，则灯泡两端的最小电压ULI小RL0.6 A10 6 V，所以，灯泡两端电压变化范围为68 V，故C错误；电路消耗的最小电功率P小UI小12 V0.6 A7.2 W，所以，整个电路消耗的电功率范围为7.29.6 W，故D正确答案：D5如图所示，电源电压不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器(a、b为其两端点)闭合开关S、当滑片P在某一端点时，电流表示数为0.1 A，R2消耗的电动率为1 W；当滑片P移动到某一位置时，电流表示数为0.3 A，R2消耗的电功率为1.8 W，则在滑片P从a端移到b端的过程中，求：(1)滑动变阻器的最大阻值；
9、(2)电流表和电压表示数的变化范围；(3)R1消耗功率的变化量解析：由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流(1)因当滑片P在某一端点时电流表示数为0.1 A，当滑片P移动至某一位置时电流表示数为0.3 A，因此当P在b点时，变阻器消耗的功率为1 W，电流表示数为Ib0.1 A，由PI2R可得，滑动变阻器的最大阻值为R2最大100 ；(2)当P在某一位置时，变阻器接入的电阻为R220 ，电源电压UIR总0.3 A(R120 )P在b点时，电源电压UIbR0.1 A(R1100 )联立可得U12 V，R120 ；当P在a点时，电流表的示数为Ia0.6 A，则电流
10、表的示数变化范围为0.10.6 A；当P在a点时，电压表的示数为0 V；当P在b点时，电压表的示数为U2IbR2最大0.1 A100 10 V，则电压表的示数变化范围为010 V；(3)当P在a点时，R1消耗的功率为P1aUIa12 V0.6 A7.2 W；当P在b点时，R1消耗的功率为P1bIR1(0.1 A)220 0.2 W；故R1消耗的功率变化量为PP1aP1b7.2 W0.2 W7 W.答案：(1)滑动变阻器的最大阻值为100 ；(2)电流表的示数变化范围为0.60.1 A；电压表的示数变化范围为010 V；(3)R1消耗的功率变化了7 W.6如图所示，电源电压恒为12 V，灯泡L上
11、标有“12 V9.6 W”字样(灯丝电阻不随温度变化)，滑动变阻器的最大电阻为30 .(1)求灯泡L正常发光时的电阻(2)当S1和S2都闭合，且滑片移到最右端时，电流表示数为1.2 A，定值电阻R0阻值为多少？(3)若要整个电路消耗的电功率最小，则最小功率为多少？解析：(1)灯泡L正常发光时的电阻RL15 ；(2)当S1和S2都闭合，且滑片移到最右端时，R0与L并联，电流表测干路电流，由I可得，电路的总电阻R10 ，即，解得R030 ；(3)由R0RL可知，当只闭合S1且滑片位于左端时，电路的总电阻最大，电路的总功率最小，则P小2.4 W.答案：(1)灯泡L正常发光时的电阻为15 ；(2)定值
12、电阻R0阻值为30 ；(3)当只闭合S1且滑片位于左端时，电路消耗的电功率最小，最小电功率为2.4 W.7如图所示是某电热器的原理图，电热器的相关参数如表所示.额定电压220 V加热功率1 000 W保温功率44 W(1)请分析当该电热器处于加热状态时开关S1和S2的状态，写出分析过程；(2)求出电阻R1和R2的阻值解析：(1)由电路图可知，开关S1、S2均闭合时电路为R1的简单电路，开关S1闭合、S2断开时R1与R2串联开关S1、S2均闭合时，电路的总电阻最小，电源的电压一定时，由PUI可知，电路的总功率最大，电热器处于加热状态(2)开关S1、S2均闭合时，电路为R1的简单电路，电热器处于加
13、热状态，R1的阻值R148.4 ，开关S1闭合、S2断开时，R1与R2串联，电热器处于保温状态，此时电路中的总电阻R1 100 ，R2的阻值R2RR11 100 48.4 1 051.6 .答案：(1)开关S1、S2均闭合时，该电热器处于加热状态；分析过程：开关S1、S2均闭合时电路为R1的简单电路，开关S1闭合、S2断开时R1与R2串联，由电阻的串联可知，开关S1、S2均闭合时电路的总电阻最小，根据PUI可知，电源的电压一定时，电路的总功率最大，该电热器处于加热状态；(2)电阻R1和R2的阻值依次为48.4 、1 051.6 .8如图甲所示是小明家安装的即热式热水器，其具有高、低温两挡加热功
14、能，低温挡功率为5 500 W，内部等效电路如图乙所示，R1和R2是两个电热丝某次小明用高温挡淋浴时，水的初温是20 ，淋浴头的出水温度40 ，淋浴20 min共用水100 L，假设热水器电热丝正常工作且产生的热量全部被水吸收c水4.2103 J/(kg)，求：(1)电热丝R1的阻值；(2)水吸收的热量；(3)该热水器高温挡功率解析：(1)由图知，两开关同时闭合时，两电阻并联，只闭合S1时，为R1的简单电路；因为并联的总电阻小于其中任一电阻，根据P可知，只闭合S1时，电阻较大，功率较小，为低温挡，电热丝R1的阻值R18.8 ；(2)用高温挡淋浴时，淋浴20 min共用水100 L，水的质量mV
15、1.0103 kg/m3100103 m3100 kg；水从初温20 升高到40 吸收的热量Qcmt4.2103 J/(kg)100 kg(40 20 )8.4106 J；(3)由题知，假设热水器电热丝正常工作且产生的热量全部被水吸收，则消耗的电能WQ8.4106 J，该热水器高温挡功率P高7 000 W.答案：(1)电热丝R1的阻值为8.8 ；(2)水吸收的热量为8.4106 J；(3)该热水器高温挡功率为7 000 W.9小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图所示，主要技术参数如下表，请解答如下问题型号SHZ2010624热风温度50 75 额定功率热风时：1 000 W冷风时：120
16、W额定电压220 V质量0.5 kg(1)当电吹风吹冷风时，正常工作5 min消耗的电能是多少？(2)当选择开关旋至何处时，电吹风正常工作的功率最大？此时电路中的总电流是多大？(计算结果保留一位小数，下同)(3)当电路供电电压为200 V时，电吹风电热丝的实际电功率为多大？(电热丝电阻保持不变)解析：(1)当电吹风吹冷风时，由P可得，正常工作5 min消耗的电能WP冷t120 W560 s3.6104 J；(2)开关旋至AB处时，电动机和电热丝同时工作，电吹风吹热风，此时功率最大，由PUI可得，此时电路中的总电流I4.5 A；(3)电吹风吹热风时，电热丝的电功率PRP热P冷1 000 W120
17、 W880 W，电阻丝的电阻R55 ，当电路供电电压为200 V时，电吹风电热丝的实际电功率：PR727.3 W.答案：(1)当电吹风吹冷风时，正常工作5 min消耗的电能是3.6104 J；(2)当选择开关旋至AB处时，电吹风正常工作的功率最大，此时电路中的总电流是4.5 A；(3)当电路供电电压为200 V时，电吹风电热丝的实际电功率为727.3 W.10某型号电热水壶具有加热、保温、电动出水以及干烧断电功能，其简化电路如图所示S1是壶底温控开关，通常闭合，当壶底发热盘的温度达到120 自动断开；S2是壶壁温控开关，按下时对水加热，水烧开后自动断开，电热水壶处于保温状态；S3是电动出水开关
18、，按下时闭合，电磁泵将水抽出已知R148.4 ，R2484 ，R3196 .(1)求电热水壶保温功率；(2)闭合S1、S3，电磁泵两端电压为24 V，求电磁泵的电功率；(3)若水烧开后S2 没有自动断开，则壶里的水烧干后经过多长时间S1才会断开？已知发热盘质量为0.66 kg，比热容为0.5103 J/(kg)设水烧干瞬间，发热盘的温度为110 ，不计热损失解析：由图和题意可知，闭合开关S1和S2，电阻R1和R2并联，处于加热状态；只闭合开关S1时，只有电阻R2工作，处于保温状态；只闭合开关S1和S3时，电动机和电阻R3串联，电磁泵将水抽出，电动机工作(1)电热水壶处于保温状态且不抽水时，只有
19、电阻R2工作，电热水壶保温功率P保温100 W；(2)闭合S1、S3时，电动机和电阻R3串联，已知此时电磁泵两端电压为24 V，则由串联电路电压的规律可得，电阻R3两端的电压U3UU泵220 V24 V196 V，这一支路的电流为I1 A，则电磁泵的电功率P泵U泵I24 V1 A24 W；(3)由图和题意可知，闭合开关S1和S2，电阻R1和R2并联，处于加热状态则加热功率P加热P1P21 100 W，瓶里的水烧干到开关S1自动断开，发热盘吸收的热量Q吸cmt0.5103 J/(kg)0.66 kg(120 110 )3 300 J；瓶里的水烧干后，S2没有自动断开(仍然是加热状态)，不计热损失
20、，电流产生的热量全部被发热盘吸收，即WQ放Q吸，水烧干后到S1断开所需的时间t3 s.答案：(1)电热水壶保温功率为100 W；(2)电磁泵的电功率为24 W；(3)若水烧开后，S2没有自动断开，则壶里的水烧干后，经过3 s时间，S1才会断开11如图甲所示是一只多功能养生壶，类似于电水壶某品牌养生壶简化电路图如图乙所示，部分数据如下表求：项目参数电源电压/V220低温挡功率/W110中温挡功率/W220高温挡功率/W？(1)养生壶处于低温挡工作时，电路中的电流大小；(2)当开关S1闭合，S2接A，养生壶处于中温挡时，R1的阻值；(3)养生壶处于高温挡工作时的功率解析：(1)养生壶处于低温挡工作时，电路中的电流I10.5 A；(2)当开关S1闭合，S2接A时，只有电阻R1接入电路，养生壶处于中温挡；R1的阻值R1220 ；(3)多功能养生壶处于保温状态时，两电阻串联，电路中的总电阻R总440 ，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R2的电阻值R2R总R1440 220 220 ；当开关S1闭合，S2接B时，R1与R2并联，养生壶处于高温挡工作，则高温挡的功率P高440 W.答案：(1)养生壶处于低温挡工作时，电路中的电流大小为 0.5 A；(2)当开关S1闭合，S2接A，养生壶处于中温挡时，R1的阻值为220 ；(3)养生壶处于高温挡工作时的功率为440 W