第16章 专题训练8 电、热、力综合计算（作业课件）-【四清导航】2023-2024学年九年级物理下册（沪科版 河南专用）

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专题训练八　电、热、力综合计算 物理 九年级下册 沪科版 四清导航 (1)汽车加满油时压敏电阻上表面受到的压强为 _________ Pa、压力为 ______ N。 (2)当油箱装满油时，电流表示数应为多大？电路中保护电阻R0的阻值应为多大？ (3)油量表“0”刻度对应的电流I0应为多大？此时保护电阻R0的电功率为多少？ 2.8×103 28 类型二　电、热综合 2. (驻马店期末)小明家有一款电热足浴器，它可以用智能遥控器进行温度调节，足浴器主要参数如下表。请完成以下问题： 额定电压 220 V 额定功率 1 100 W 容积 5 L 热 热传递 3. (商丘模拟)如图甲所示是小明家料理机的工作原理图，在接入电压为220 V的家庭电路中工作时，电动机带动刀头打浆。图乙是其内部电路的简化结构示意图，该料理机的部分参数如表所示。求： 加热功率P/W 保温功率P/W 榨汁功率P/W 300 80 66 S1 机械能 类型三　力、电、热综合 4. (开封三模) 如图甲所示为一款电暖桌，它具有桌面暖手、桌底暖脚的功能，同时具有内置电陶炉，并且可以通过电动机升降实现茶几、办公桌和餐桌的功能。产品铭牌部分如表格所示，请回答下列问题： ××版多功能电暖桌 取暖类型 电暖 尺寸 1 200*70*750 取暖功率 400 W/2 000 W 最大采暖面积 20 m2 全暖挡位数 双挡 电陶炉功率 1 800 W 153 153 类型一　力、电综合 1. (南阳期末改编) 如图甲所示是某品牌汽车油量表的工作原理图，电源电压为U＝24 V，R0为保护电阻，为油量表(实际是由量程为0～0.6 A的电流表改装而成，汽车油箱装满汽油时，油量表示数为最大值，即电流表满偏)，R1为处于油箱下方的压敏电阻，其阻值随所受压力F变化的图像如图乙所示，它与油箱的接触面积为S＝0.01 m2。长方体油箱装满油时深度h＝0.4 m，若忽略油箱重，汽油的密度ρ汽油＝0.7×103 kg/m3，g取10 N/kg。求： 解：(2)由图乙可知，当F＝28 N时，R1＝20 Ω，当油箱装满油时，电流表示数为0.6 A，由I＝ eq \f(U,R) 可得，电路中的总电阻：R＝ eq \f(U,I) ＝ eq \f(24 V,0.6 A) ＝40 Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R0的阻值：R0＝R－R1＝40 Ω－20 Ω＝20 Ω。 (3)油量表“0”刻度时，即当油箱中的汽油用完时，由图乙可知压敏电阻所受的压力F＝0，R′1＝220 Ω，此时电路中总电阻：R′＝R0＋R′1＝20 Ω＋220 Ω＝240 Ω，电流表的示数：I0＝ eq \f(U,R′) ＝ eq \f(24 V,240 Ω) ＝0.1 A。此时保护电阻R0的电功率：P＝I02R0＝(0.1 A)2×20 Ω＝0.2 W。 (1)电热足浴器工作时是利用了电流的 _____ 效应，足浴器是通过 _________的方式增加水的内能。 (2)足浴器正常工作时电路中的电流为多少？ (3)水箱中装满初温为20 ℃的水，足浴器正常工作加热8 min，可使水温升高到42 ℃，则水吸收的热量为多少？[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，水的密度为1.0×103 kg/m3] (4)上述加热过程中，电热足浴器的加热效率是多少？ 解：(2)由P＝UI可得，足浴器正常加热时电路中的电流：I＝ eq \f(P,U) ＝ eq \f(1 100 W,220 V) ＝5 A。 (3)水箱中装满水时水的体积：V＝5 L＝5 dm3＝5×10－3 m3，由ρ＝ eq \f(m,V) 可得水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×5×10－3 m3＝5 kg，则水吸收的热量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(42 ℃－20 ℃)＝4.62×105 J。 (4)由P＝ eq \f(W,t) 可得，电热足浴器消耗的电能：W＝Pt＝1 100 W×8×60 s＝5.28×105 J，则加热效率：η＝ eq \f(Q吸,W) ×100%＝ eq \f(4.62×105 J,5.28×105 J) ×100%＝87.5%。 (1)当开关 ______ 闭合，料理机单独榨汁工作，料理机榨汁时主要将电能转化为 _________。 (2)仅榨汁时的正常工作电流多大？ (3)电阻R2的阻值多大？ (4)已知该料理机正常工作时的加热效率为80%，某次给杯子盛0.36 kg的果汁加热，使其温度升高30 ℃，需要加热多长时间？[c果汁＝4×103 J/(kg·℃)] 解：(2)由P＝UI可得，仅榨汁时的正常工作电流：I榨＝ eq \f(P榨,U) ＝ eq \f(66 W,220 V) ＝0.3 A。 (3)由乙电路图可知，只闭合S2时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最大，根据公式P＝UI＝ eq \f(U2,R) 知总功率最小，处于保温状态，同时闭合S2、S3，断开S1时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，根据公式P＝UI＝ eq \f(U2,R) 知总功率最大，处于加热状态，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，R2的电功率：P2＝P加热－P保温＝300 W－80 W＝220 W，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由P＝UI＝ eq \f(U2,R) 可得R2的阻值：R2＝ eq \f(U2,P2) ＝ eq \f(（220 V）2,220 W) ＝220 Ω。 (4)果汁吸收的热量：Q吸＝c果汁mΔt＝4×103 J/(kg·℃)×0.36 kg×30 ℃＝4.32×104 J，由η＝ eq \f(Q吸,W) ×100%可得榨汁杯消耗的电能：W＝ eq \f(Q吸,η) ＝ eq \f(4.32×104 J,80%) ＝5.4×104 J，由P＝ eq \f(W,t) 可得需要的加热时间：t＝ eq \f(W,P加热) ＝ eq \f(5.4×104 J,300 W) ＝180 s。 (1)电暖桌可以通过电动机将桌面由58 cm高的茶几功能上升为76 cm高的餐桌功能。已知桌面的质量为85 kg，则电动机做的有用功为 ______ J。(g取10 N/kg) (2)电暖桌的取暖功能有高、低两挡，由旋钮开关换挡，等效电路如图乙所示，则R2的电阻为多大？ (3)在某用电高峰期，若家庭电路中只有电陶炉工作，发现标有“3 000 imp/(kW·h)”的电能表的指示灯闪烁81次共用时1 min，并且使壶中的0.5 L水从25 ℃升高到65 ℃，求此时电陶炉的实际功率及效率。[ρ水＝1.0×103 kg/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)] 解：(2)旋钮开关接1时，R1与R2串联，旋钮开关接2时，为R1的简单电路。根据P＝ eq \f(U2,R) 得，接1时，为低温挡，P1＝ eq \f(U2,R1＋R2) ＝400 W ①，接2时，为高温挡，P2＝ eq \f(U2,R1) ＝2 000 W ②，因U＝220 V ③，由①②③解得R2＝96.8 Ω。　(3)闪烁81次消耗的电能：W＝ eq \f(1,3 000) (kW·h)/imp×81 imp＝0.027 kW·h，电陶炉的实际功率：P＝ eq \f(W,t) ＝ eq \f(0.027 kW·h,\f(1,60) h) ＝1.62 kW＝1 620 W；根据ρ＝ eq \f(m,V) 可知水的质量：m水＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×0.5×10－3 m3＝0.5 kg；水从25 ℃升高到65 ℃吸收的热量：Q＝c水m水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×(65 ℃－25 ℃)＝8.4×104 J，电陶炉的效率：η＝ eq \f(Q,W) ×100%＝ eq \f(8.4×104 J,0.027×3.6×106 J) ×100%≈86.4%。 $$