中考物理基礎(chǔ)篇第28講電能表焦耳定律（附強(qiáng)化訓(xùn)練題）.docx

第28講 電能表 焦耳定律28.1學(xué)習(xí)提要28.1.1 電能表單相電能表指的是家用電能表，如圖28- 1所示。電能表是測量用戶消耗多少電能的儀表，也可以認(rèn)為是測量電流做功多少的儀表。電能表上標(biāo)有如“5（10）A”的字樣，表示該戶人家允許通過的最大電流為5A，短時間內(nèi)允許通過的最大電流為10 A。電能表是用千瓦時為單位來量度電功，即所消耗的電能。當(dāng)電功率是1 kW，通電的時間為1 h的時候，電流所做的功就是1千瓦時（它的符號是kWh）。平時說用了幾“度”電，就是指消耗了幾千瓦時的電能。1度=1 kWh = 1 000 W 3 600 s = 3. 6106 J。電能表上標(biāo)著“1 200 r/kWh”的意思是：這個電能表的鋁盤每轉(zhuǎn)動1 200轉(zhuǎn)（r），消耗的電能是1 kWh（度）。利用電能表可以測量用電器的實際功率：得該用電器單獨使用t時間內(nèi)消耗的電能W，即可求得P = 錯誤！未找到引用源。 。圖28 - 128.1.2 焦耳定律1.電流的熱效應(yīng)導(dǎo)體在電流通過時都會發(fā)熱，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。2.焦耳定律電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方成正比，跟電阻成正比，跟通電的時間成正比。 焦耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為Q =I2Rt，這也說明1焦= l(A2s)。28.2 難點釋疑28.2.1 電能表的讀數(shù)電能表最后一個紅框內(nèi)的數(shù)字是十分位數(shù)字。例如：某戶人家上月抄表數(shù)為 本月抄表數(shù)為，則這戶人家一個月耗電W = 6034.6度 - 5938.6度 = 96度。28.2.2電能表的功率容量電路中同時工作的各用電器的功率之和，不能超過電能表的功率容量，否則將使保險絲熔斷或電能表損壞。電能表的功率容量等于它正常工作的最大電流與工作電壓的乘積。標(biāo)有 “220V 5(10)A”的電能表的功率容量是 P = U/I = 220 V5A = 1 100 W。28.2.3關(guān)于公示Q = UIt和Q = 錯誤！未找到引用源。此兩式是根據(jù)Q=I2Rt、結(jié)合歐姆定律推導(dǎo)出來的，用這兩個公式來求電流產(chǎn)生的熱量, 要滿足研究的電路中只有純電阻用電器的條件，即只有在電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時才能使用，此時W = Q。公式Q=I2Rt，對求電流產(chǎn)生的熱量普遍適用。例如電動機(jī)電路中，電動機(jī)內(nèi)線圈電阻為R，電動機(jī)兩端的電壓為U，通過電動機(jī)的電流為I。利用W = UIt，可求得電流對電動機(jī) 所做的總功，即電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的總量。電動機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量是其中的一部分，熱量大小為Q= I2Rt，此時W Q。用電器的發(fā)熱功率（單位時間里產(chǎn)生的熱量）用公式P=I2R來計算，它同樣具有普遍適用性，而利用p = UI=錯誤！未找到引用源。來計算時，同樣應(yīng)注意到電路為純電阻電路。28.3 例題解析28.3.1關(guān)于“度”的計算例1 1度電能使1盞“220V 40W”的電燈正常工作多少小時？【點撥】注意電功的單位“度”和“千瓦時”的關(guān)系。注意“正常工作”時，這盞電燈的電功率是40 W?！窘馕觥?1度電即lkWh，也就是l000Wh。根據(jù)W = Pt，得t = 錯誤！未找到引用源。 = 錯誤！未找到引用源。 = 25 h【答案】 25 h。28.3.2選擇合適的公式討論焦耳定律例2 要使電熱器在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量減為原來的1/2，可以采用的辦法是（ ）A、電阻不變，通過它的電流減為原來的錯誤！未找到引用源。 B、電壓不變，電阻變?yōu)樵瓉淼腻e誤！未找到引用源。C、電壓和電阻都減為原來的錯誤！未找到引用源。 D、電阻不變，電壓減為原來的錯誤！未找到引用源?！军c撥】 根據(jù)焦耳定律，電流產(chǎn)生的熱量跟三個因素有關(guān)，其中一個是平方的關(guān)系。因為是純電阻電路，要選用合適的公式進(jìn)行討論。并且要注意所討論的物理量是在分子上還是在分母上?！窘馕觥?若R不變，根據(jù)Q= I2Rt，當(dāng)電流I減半時，Q減為原來的錯誤！未找到引用源。，故A選項錯；若兩端電壓U不變，根據(jù)Q=錯誤！未找到引用源。t，當(dāng)電阻R減半時，Q增為原來的2倍，故B選項錯；根據(jù)Q = 錯誤！未找到引用源。t，當(dāng)兩端電壓U、電阻R均減為一半時，Q減為原來的錯誤！未找到引用源。，故C選項正確；電阻R不變，根據(jù)Q=錯誤！未找到引用源。t，當(dāng)兩端電壓U減半時，Q減為原來的錯誤！未找到引用源。，故D選項錯?！敬鸢浮?C?！痉此肌?對于電熱器等純電阻電器，在計算通過電流而產(chǎn)生的熱量時，除了可以用焦耳定律Q= I2Rt外，導(dǎo)出公式Q=UIt和Q =錯誤！未找到引用源。t都適用，因此在討論時，選擇合適的公式，解題就方便了。28.3. 3關(guān)于電能表轉(zhuǎn)速的計箅例3 小明家有兩臺電視機(jī)、一臺電腦和一個無繩電話。平時，他們家總是讓這些家用電器處于待機(jī)狀態(tài)。為了估算這些家用電器待機(jī)時所消耗的電能，在電冰箱等電器不工作 時，小明在他們家的電能表上觀察到，電能表的鋁盤緩慢地轉(zhuǎn)動一圏約需80 s時間。他們家的電能表上標(biāo)有“1 800 r/kWh”字樣。請你根據(jù)這些數(shù)據(jù)，算一算小明家待機(jī)的電功率有多大？若每臺電器平均每天使用2 h，小明家一個月（以30天計)用于待機(jī)所浪費的電能是多少度？【點撥】 電能表上標(biāo)冇“1 800 r/kWh”字樣的意義是：電能表的鋁盤轉(zhuǎn)過1 800轉(zhuǎn)，表示 消耗1度電.觀察鋁盤轉(zhuǎn)動的圈數(shù)和時間，可以估算家庭的實際功率。估算的方法采用比 例法。【解答】 錯誤！未找到引用源。 = 錯誤！未找到引用源。，得P =錯誤！未找到引用源。 = 25 W。W = Pt = 25W（24h - 2h）30 = 16 500 Wh = 16.5 kWh = 16.5 度?！敬鸢浮?P= 25W，W = 16.5kWh?！痉此肌?對于這類題型，用比例法來解答是最簡捷的，但要注意相關(guān)物理量的對應(yīng)關(guān)系，并統(tǒng)一單位。要注意日常生活中的物理現(xiàn)象，用學(xué)習(xí)過的物理知識嘗試解決實際問題,是一種非常好的學(xué)習(xí)方法。所謂家用電器的待機(jī)狀態(tài)，是指家用電器雖然不工作、但沒有把電源插頭拔下來的情況。此時，家用電器中仍然通有較小的電流，因此仍然要消耗少量電能。算一算就知道，家庭中家用電器待機(jī)浪費的電能是十分可觀的。28.3. 4較復(fù)雜的焦耳定律計算例4 阻值為R的電阻絲，接到電源上，6min可將一杯水燒開，現(xiàn)在用兩個相同的電阻絲串聯(lián)起來，仍接到原來的電源上，燒開一杯水需要的時間為（ ） A、12minB、6minC、4minD、3min【點撥】：電阻絲兩次所放出的熱量相等，電源電壓也相等,電阻由尺變成2R?！窘馕觥浚涸O(shè)電源電壓為U，只用一個電阻絲R時， 用兩個電阻絲串聯(lián)時， 不計熱損失，兩次電阻絲放出熱量相等，即Q1=Q2， 所以，即，t2=2t1=26min=12min?！敬鸢浮浚篈?！痉此肌浚弘娮杞z發(fā)熱是純電阻電路，所以用比較方便。從以上解析還可知，在電壓不變的情況下，電阻越大，相同時間放出的熱量越小。例5 杯中裝有0.32 L水，然后把“熱得快”放人水中，測得的初溫為25C，再把“熱得 快”接到220 V的電源上，經(jīng)過8 min 40 s后水沸騰，已知“熱得快”的電阻為160 ，求“熱得快”燒水的熱效率?！军c撥】：燒水的熱效率是指這些水燒到沸騰所需吸收的熱量占電熱器消耗的總電能的百 分比?！窘獯稹浚核馁|(zhì)量 m=水V=1.0103kg/m30.3210-3=0.32kg水吸收的熱量=4.2103J（kg/）0.32kg（100-25）=1.008105J“熱得快”是純電阻，消耗的電能J熱效率=Q有用100%/Q總=（1.008105J）100%/（1.573105J）=64%【答案】：=64%【反思】：這是一道熱學(xué)與電學(xué)的綜合題，要注意分清兩種能量的求法，即水吸收的熱量，“熱得快”消耗的電能?！盁岬每臁毕囊徊糠值哪芰恳徊糠洲D(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，另一部分會被容器或空氣吸收，所以熱效率一定低于100%。30.4 強(qiáng)化訓(xùn)練A卷1、 某電能表上標(biāo)有“5 A”字樣，表示 ，此電能表的功率容量為 W。2、 某戶人家外出旅游一個星期，家中只有功率為100 W的電冰箱在工作著，電冰箱平均每天 工作6h。出門時，看到電能表上的示數(shù)為03765那么當(dāng)他們旅游回家時，應(yīng)該沿到電能表的示數(shù)為 。3、 一個用電器正常工作10h，電能表示數(shù)由12242變?yōu)?2322，這個用電器消耗了_J的電能，它的額定功率是_W。4、 某電能表標(biāo)有“220 V 5A”字樣，電路中已接有一個標(biāo)有“220 V 500 W”字樣的用電器 在工作，則還允許使用標(biāo)有“220 V 40 W”字樣的電燈 盞。5、 某教室安裝了 8盞“220 V 40 W5的燈泡。若每天平均使用4 h,則每天耗電 kWh。6、 只電爐的電阻為48. 4,額定電壓是220 V，該電爐每小時電流做功為_J，每小時消耗_度電。7、 1 kWh的電，能夠使10盞“220 V 40 W”的電燈正常工作_h。8、 電流通過導(dǎo)體時克服電阻做功，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，表現(xiàn)為導(dǎo)體發(fā)熱，這種現(xiàn)象叫做_。英國物理學(xué)家_在1840年發(fā)現(xiàn)：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟_成正比，跟_也成正比，這一規(guī)律叫做_，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為Q=_。9、 電流通過導(dǎo)體時，若電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這時電流所做的功就等于它所產(chǎn)生的_，即W=_。10、 家庭電路中使用的電能表用來測量的物理量是（ ）A、 電功率B、電功C、電流D、電壓11、 有兩個額定功率相同的燈泡，把它們接在電路中時（ ）A、兩個燈泡的實際功率一定相同B、只有把它們并聯(lián)起來時實際功率才相同C、只有把它們串聯(lián)起來時實際功率才相同D、把它們分別接在額定電壓的電路中時實際功幸才相同12、 規(guī)格分別為“220 V 60 W”的音響設(shè)備一臺,“220 V 60 W”的電燈一只，“220 V 60 的“熱得快”電熱水器一只，車們均在各自的額定電壓下工作1 h，放出熱量最多的是（ ）A、 白熾燈B、電熱水器C、音響設(shè)備D、一樣多13、 對于標(biāo)有“220 V 5 A”字樣的電能表，下列說法中1正確的是（ ）A、電能表的額定電流是5AB、若接在220 V的電路中，電能表消耗的功率為1100WC、裝此電能表的用戶，同時使用的各沖用電器功率之和不能超過1100WD、上述說法均正確14、 有一個電能表上標(biāo)著“220 V 5(10)A”字樣，這個電能表的功率容量為（ ）A、1100WB、1100W與2200W之間 C、2200WD、大于2200W15、 電爐通電后，電爐絲熱得發(fā)紅，而跟電爐連接的銅導(dǎo)線卻不那么熱，這是因為（ ）A、 通過銅導(dǎo)線的電流小，所以它消耗的電能少B、 電爐絲和銅導(dǎo)線消耗的電能相同，但銅導(dǎo)線散熱快C、 通過電爐的電流大，所以它消耗的電能較多D、 銅導(dǎo)線的電阻較小，所以它消耗的電能較少16、 電爐絲燒斷了，若剪去一段后再接人原來的電源上，在相同時間內(nèi)電爐產(chǎn)生的熱量與原來相比為（ ）A、 增多B、減少C、一樣多D、缺少條件，無法判斷17、 間教室里有六盞40 W的電燈，同學(xué)們注意節(jié)約用電，做到人走燈熄，這樣平均每天能少開半小時，則一個月（按30天計箅)可以節(jié)約多少度電? 18、 電能表上標(biāo)有“1 800 r/kWh”字樣，此時測得10min內(nèi)鋁制轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動了360 r，則耗電多少度？電路中的總功率為多少瓦？19、 小紅家的電能表上標(biāo)有“1 200 r/kWh”字樣，在其他用電器不工作時，小紅觀察到她的標(biāo) 有“220 V 40 W”的調(diào)光臺燈開第二檔光線柔和檔時，電能表的鋁盤轉(zhuǎn)過1 r，時間恰好約2 min。請你根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估算這臺調(diào)光臺燈光線柔和檔的實際功率為多大？20、有一個額定電壓為220 V的電熨斗,在電源電壓為220 V時，工作0.5 h，電能表上消耗電能示數(shù)為0.8 kWh，求：（1）該電熨斗的額定功率；（2）電熨斗的電阻；（3）通過電熨斗的電流。B卷1、 一只電能表上標(biāo)有“220 V 5A”，由此可知，這只電能表的 電壓是220 W， 電流是5 A，同時使用的家用電器的總功率不得超過 W。2、 小明家的電能表的銘牌上標(biāo)有“220 V 10A”、“3 000 r/kWh”等字樣。如果長時間連續(xù)用電，他家最多可以使用總功率為 W的用電器；電能表的轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)過1 r，表示他家用去了 J的電能。3、 某電熱器接在220 V照明電路上，它在5 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量是2. 64105 J，則該電熱器的電阻是 ，通過電熱器的電量是 C。4、兩根導(dǎo)線電阻分別為2 和6 ，若串聯(lián)后接入電路，前者產(chǎn)生6 J熱量時，后者產(chǎn)生的熱量是 J，若并聯(lián)后接入電路，前者產(chǎn)生6 J熱量時，后者產(chǎn)生的熱量是 J。5、將一段阻值為200 的電熱絲，浸沒在質(zhì)量為lkg溫度為10 的水中。若此時電熱絲兩端的電壓為220 V，那么10 min內(nèi)電流所做的功是 J，這些電能可以使水的溫度升高 。6、 兩個電熱器的電阻之比是3：2，通過的電流之比是1：3，則在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比是 。7、 某電阻器兩端電壓為220 V，5 min內(nèi)通過電阻器的電量為50 C，則電流通過電阻器產(chǎn)生的熱量為 J，其發(fā)熱功率為 W。8、小紅家的電表允許通過的最大電流是10 A，她家有4個標(biāo)有“220 V 60 W”的燈泡，1個標(biāo)有“220 V 1 000 W”的熱水器，1臺制冷時耗電為140 W的電冰箱和1臺耗電為80 W 的電視機(jī)，則( ) A、所有用電器可以同時使用 B、除熱水器外，其他用電器可以同時使用 C、除電視機(jī)外，其他用電器可以同時使用 D、電冰箱制冷時，其他用電器不能同時使用9、在兩個電阻串聯(lián)的電路中，發(fā)熱最快的電阻是（） A、兩端電壓較大的 B、兩端電壓較小的 C、阻值較小的 D、通過電流較大的10、小明家的電能表的盤面標(biāo)有“5 000 r/kWh”，他要用這個電能表來測一臺電冰箱的實際功率。為此他在其他用電器都關(guān)閉的條件下，測得電冰箱啟動工作半小時后自動停機(jī)的過程中，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)300 r，則該電冰箱壓縮機(jī)工作時的實際功率為( ) A、0.12 kW B、1. 2 kW C、53 kW D、350 kW11、通過某電阻中的電流為I，在t時間內(nèi)電阻產(chǎn)生的熱量為Q，則該電阻的阻值為 （ ） A、 B、 C、 D、12、通過一導(dǎo)體的電流為2 A，產(chǎn)生的熱量為Q；若通電時間不變，使通過導(dǎo)體的電流增加到 4 A，則電流產(chǎn)生的熱量為（ ） A、 B、 C、 D、13、電阻絲R1與R2并聯(lián)接在一電路中，已知R1= R2。在兒B兩個容器內(nèi)裝有質(zhì)量和溫度都相同的水，用民和民分別對A、B中的水同時進(jìn)行如熱，則( ) A、A中的水先沸騰 B、B中的水先沸騰 C、兩容器中的水同時沸騰 D、無法確定14、用電源和三根電熱絲R1、R2和R3加熱一壺水，已知R1R2R3，以下關(guān)于電熱絲的四種接法中，能使水溫度升髙最快的是（ ） A、將三根電熱絲串聯(lián) B、將三根電熱絲并聯(lián) C、將R1與R2并聯(lián)后，再與R3串聯(lián) D、將R2與R3并聯(lián)后，再與R1串聯(lián)15、有兩個電阻串聯(lián)在電路中，R1=40，R2 = 60兩電阻消耗的總功率為9 W，求：（1）電路兩端電壓；（2）電阻R1的電功率；（3）在1 min內(nèi)電阻R2放出的熱量。16、當(dāng)李老師最后離開計算機(jī)房要去關(guān)閉總電閘時，發(fā)現(xiàn)電能表如圖28 - 2所示的轉(zhuǎn)盤仍在緩慢地轉(zhuǎn)動。他用手表粗略地估測了一下，1 min轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動了 5 r。檢査發(fā)現(xiàn)，原采機(jī)房內(nèi)還有20臺電腦顯示器處于待機(jī)狀態(tài)。請你算一算，1臺電腦顯示器的待機(jī)功率約多大？ 圖 28-2kWh 單相電度表 DD10 220V 5（10）A 50HZ 3000 r/kWhI7、如圖28 - 3所示為照明電路中使用的電能表表面示意圖，（1）說明表面上“3 000 r/kWh” 的含義。（2）若單獨接入一電爐，2 mm內(nèi)電表盤轉(zhuǎn)了 50 r，這個電爐的電功率是多大？（3）此電爐通電2 h放出了多少熱量？用了多少度電？21860 圖 28-318、 根電阻絲接在電壓為U的電源上，10 min內(nèi)可將質(zhì)量為2 kg溫度為20 的水加熱到100 。若將此電阻絲對折后仍接在原來的電源上，將質(zhì)量為2 kg溫度為20的水加熱到100，需要多少分鐘？19、一個電熱水壺有兩組線圈，只接通一組線圈，將水燒開需12 min，只接通另一組線圈，則需 6 min。在同一電壓下，如果這兩組線圈串聯(lián)，需多少時間將水燒開？如果這兩組線圏并聯(lián)，則需多少時間將水燒開(整個燒水過程中假設(shè)無熱量損失）？作業(yè)參考答案與解析A卷1、 【答案】該電能表正常工作的最大電流是5A 1100 【解析】略2、 【答案】 【解析】略3、 【答案】2.88107 ，800 【解析】略4