2022九年级物理全册专项训练5电与热综合计算新版新人教版

专项训练五　电与热综合计算

1.如图所示,在做比较不同物质吸热情况的实验过程中,烧杯内装有400 mL的色拉油,用电功率为100 W的电加热器给烧杯中的色拉油加热。将色拉油的温度从20 ℃加热到70 ℃,用了591 s。求:

(1)色拉油的质量;

(2)色拉油吸收的热量;

(3)电加热器的效率。[ρ色拉油=0.9×103 kg/m3,c色拉油=1.97×103 J/(kg·℃)]

2.小泽家有一新型的电热足浴器,其铭牌上的部分信息如表所示。

(1)电热足浴器正常工作时的电阻是多少?

(2)用这个足浴器将5 kg的水从20 ℃加热到40 ℃,水吸收的热量是多少?

(3)若此足浴器在额定电压下使用,需500 s才能将(2)问中的水从20 ℃加热到40 ℃,这个电热足浴器的加热效率是多少?(计算结果精确到0.1%)

(4)小泽家安装的电能表如图所示。某次小泽断开家中的其他用电器,让电热足浴器单独工作,在1 min内电能表的转盘转过50 r,求此时该足浴器两端的实际电压。

3.某品牌电热水壶的额定电压为220 V,额定功率为1 000 W。在标准大气压下,该电热水壶正常工作时将1.2 L、初温为20 ℃的水烧开。

(1)电热水壶正常工作时的电阻是多少?

(2)若电热水壶的加热效率为90%,烧开这壶水需要多长时间?[c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ水=1.0×103 kg/m3]

(3)在用电高峰期,某同学关掉家里的其他用电器,只让电热水壶工作,观察到家中规格为“2 000 r/(kW·h)”的电能表转盘在2 min内转了60转,此电热水壶的实际功率是多少?

4.小益家的豆浆机铭牌和简化电路如图所示。豆浆机工作时加热器先加热,待水温达到64 ℃时温控开关闭合,电动机开始打磨且加热器继续加热,直到产出豆浆成品,电源开关自动断开。小益用初温20 ℃、质量1 kg的水和少量豆子制作豆浆,设电源电压为220 V恒定不变,不计导线的电阻。

(1)从物理学的角度解释热气腾腾的豆浆散发出香味的原因。

(2)求加热器单独工作时电路中的电流。

(3)质量为1 kg的水从20 ℃加热到64 ℃需要吸收的热量[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]。

(4)本次制作豆浆共计用了9 min的时间。如果在温控开关闭合前加热器产生的热量70%被水吸收,且不计豆子吸收的热量,求本次制作豆浆共消耗的电能。

5.图甲所示的养生壶是指一种用于养生保健的可以烹饮的容器,类似于电热水壶,装满水时,水的质量是1.8 kg,有加热和保温两挡,简化的工作电路如图乙所示。某次该养生壶装满初温为20 ℃的水,接在家庭电路中,它正常工作时的功率和时间关系如图丙所示(外界大气压为标准大气压,电阻不随温度发生改变)。

(1)当开关S1、S2均闭合时,养生壶处于什么状态?电阻R2的阻值是多少?

(2)若通电加热10 min恰好将一壶水烧开,养生壶的加热效率是多少?结果保留一位小数。水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)。

(3)若关闭家里其他用电器,只让“保温”状态的养生壶工作,发现电能表(如图丁所示)的转盘在5 min内转了100转,则R2的实际功率为多少?

专项训练五　电与热综合计算

1.解析(1)根据ρ=可得,色拉油的质量m=ρ色拉油V=0.9×103kg/m3×400×10-6m3=0.36kg。

(2)色拉油吸收的热量Q吸=c色拉油mΔt=1.97×103J/(kg·℃)×0.36kg×(70℃-20℃)=3.546×104J。

(3)由P=可得,电加热器消耗的电能W=Pt=100W×591s=5.91×104J,则电加热器的效率η=×100%=×100%=60%。

答案(1)0.36 kg　(2)3.546×104 J　(3)60%

2.解析(1)由P=得,电热足浴器正常工作时的电阻R==40Ω。

(2)水吸收的热量为Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×(40℃-20℃)=4.2×105J。

(3)电热足浴器在额定电压下使用500s消耗的电能为W=Pt=1210W×500s=6.05×105J,电热足浴器的加热效率η=×100%=×100%=69.4%。

(4)由题图知,电能表上标有3000r/(kW·h),让电热足浴器单独工作,在1min内电能表的转盘转过50r,则电热足浴器1min内消耗的电能为W'=kW·h×50=6×104J,由W=t得,此时该电热足浴器两端的实际电压为U实==200V。

答案(1)40 Ω　(2)4.2×105 J　(3)69.4%　(4)200 V

3.解析(1)电热水壶的额定电压为220V,额定功率为1000W,根据P=UI=可得,电热水壶正常工作时的电阻

R==48.4Ω。

(2)电热水壶中水的体积

V=1.2L=1.2dm3=1.2×10-3m3

由ρ=可得,水的质量

m=ρ水V=1.0×103kg/m3×1.2×10-3m3=1.2kg

标准大气压下水的沸点是100℃,则水吸收的热量

Q=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1.2kg×(100℃-20℃)=4.032×105J

电热水壶的加热效率η=

则烧开这壶水需要的时间

t==448s。

(3)2000r/(kW·h)表示电路中每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转2000r,则电能表转盘在2min内转了60转,电水壶消耗的电能为

W=kW·h=kW·h

此电热水壶的实际功率

P==0.9kW=900W。

答案(1)48.4 Ω　(2)448 s　(3)900 W

4.解析(1)由于分子在永不停息地做无规则运动,并且温度越高,分子的运动越剧烈,所以豆浆中的具有香味的分子快速进入空气中。

(2)由P=UI可得,加热器单独工作时电路中的电流

I加==4A。

(3)水吸收的热量

Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(64℃-20℃)=1.848×105J。

(4)豆浆机的水温升到64℃前只有加热器工作,加热器单独工作时消耗的电能

W==2.64×105J

由P=可得,加热器单独工作的时间

t==300s=5min

因此加热器和电动机同时工作的时间t'=9min-5min=4min

则加热器和电动机同时工作消耗的电能

W'=P总t'=(880W+120W)×4×60s=2.4×105J

本次制作豆浆共消耗的电能

W总=W+W'=2.64×105J+2.4×105J=5.04×105J。

答案(1)见解析

(2)4 A

(3)1.848×105 J

(4)5.04×105 J

5.解析(1)由题图乙电路可知,当开关S1、S2均闭合时,只有电阻R2接入电路,电路总电阻最小,根据P=可知,总功率最大,养生壶处于加热状态;由题图丙可知,P加热=1100W,由P=得电阻R2的阻值为R2==44Ω。

(2)标准大气压下水的沸点是100℃,水吸收的热量为Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1.8kg×(100℃-20℃)=6.048×105J,养生壶10min消耗的电能为W=P加热t=1100W×10×60s=6.6×105J,养生壶的加热效率为η=×100%=×100%=91.6%。

(3)由题图丙可知,P保温=440W,R总==110Ω,养生壶实际消耗的电能为W'=kW·h×100=kW·h,则养生壶“保温”状态的实际功率P总==0.4kW=400W,养生壶“保温”状态时R1、R2串联,电流相等,根据P=I2R得,即,解得P2=160W。

答案(1)加热　44 Ω　(2)91.6%　(3)160 W