人教版九年級(jí)物理電功率電熱計(jì)算題

1、物理學(xué)科培訓(xùn)師輔導(dǎo)講義講義編號(hào)學(xué)員編號(hào)年級(jí)九年級(jí)課時(shí)數(shù)2學(xué)員姓名輔導(dǎo)科目物理學(xué)科培訓(xùn)師學(xué)科組長簽字教務(wù)長簽字課題電功、電功率、焦耳定律復(fù)習(xí)備課時(shí)間： 2013-11-17授課時(shí)間： 2013-11-24知道電流的熱效應(yīng)教學(xué)目標(biāo)通過實(shí)驗(yàn)探索電流的熱效應(yīng)跟電流、電阻、通電時(shí)間的關(guān)系初步運(yùn)用電學(xué)相關(guān)公式解決串并聯(lián)電路中簡單的實(shí)際問題重點(diǎn)、難點(diǎn)理解焦耳定律的內(nèi)容、公式、單位及其應(yīng)用掌握功率的單位及計(jì)算公式：P W ，并能利用公式進(jìn)行計(jì)算考點(diǎn)及考試要求t理解焦耳定律的內(nèi)容，公式并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算教學(xué)內(nèi)容1.電功和電功率（ 1）定義：電路中電場力對(duì)定向移動(dòng)的電荷所做的功，簡稱電功，通常也說成是電流的功。（ 2

2、）實(shí)質(zhì)：能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律在電路中的體現(xiàn)。電能通過電流做功轉(zhuǎn)化為其他形式能。上一章里學(xué)過電場力對(duì)電荷的功，若電荷 q在電場力作用下從 A 搬至 B，AB 兩點(diǎn)間電勢差為 UAB ，則電場力做功 W=qUAB 。對(duì)于一段導(dǎo)體而言，兩端電勢差為 U，把電荷 q從一端搬至另一端，電場力的功 W=qU ，在導(dǎo)體中形成電流，且 q=It ，（在時(shí)間間隔 t內(nèi)搬運(yùn)的電量為 q，則通過導(dǎo)體截面電量為 q， I=q/t ），所以 W=qU=ItU 。這就是電路中電場力做功即電功的表達(dá)式。（ 3）表達(dá)式： W=IUt （適用于所有電路）說明：表達(dá)式的物理意義：電流在一段電路上的功，跟這段電路兩端電壓、 電路中

3、電流和通電時(shí)間成正比。適用條件： I 、U不隨時(shí)間變化恒定電流。（ 4）單位：電流單位用安培（ A），電壓單位用伏（ V ），時(shí)間單位用秒（ s），則電功的單位是焦耳（ J）。1KW.h=3.6x106J（ 5）電功率物理意義：一段電路上功率，跟這段電路兩端電壓和電路中電流成正比。此公式適用于所有點(diǎn)路。單位：功的單位用焦耳 （ J），時(shí)間單位用秒（s），功率單位為瓦特 （ W ）。1W=1J/s1這里應(yīng)強(qiáng)調(diào)說明：推導(dǎo)過程中沒用到任何特殊電路或用電器的性質(zhì)，電功和電功率的表達(dá)式對(duì)任何電壓、電流不隨時(shí)間變化的電路都適用。所以在這里瞬時(shí)功率和平均功率相等。額定功率：用電器正常工作時(shí)所需電壓叫額定電壓

4、，在這個(gè)電壓下消耗的功率稱額定功率。一般說來，用電器電壓不能超過額定電壓，但電壓低于額定電壓時(shí)，用電器功率不是額定功率，而是實(shí)際功率。實(shí)際功率 P=IU，U、I 分別為用電器兩端實(shí)際電壓和通過用電器的實(shí)際電流。再者，這里 W=IUt 是電場力做功 ,是消耗的總電能，也是電能所轉(zhuǎn)化的其他形式能量的總和。電流在通過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體要發(fā)熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。這就是電流的熱效應(yīng)，那么如果想求出轉(zhuǎn)化的內(nèi)能得多少，學(xué)習(xí)焦耳定律就可以求出了。英國物理學(xué)家焦耳，經(jīng)過長期實(shí)驗(yàn)研究后提出焦耳定律。2.焦耳定律（ 1）純電阻和非純電阻電路純電阻電路： W=Q 如白熾燈、電爐非純電阻電路： W=Q+W 其他如電動(dòng)機(jī)、電解槽

5、（ 2）焦耳定律表達(dá)式： Q=I2Rt（適用于所有電路）（ 3）簡單介紹產(chǎn)生焦耳熱的原因：金屬中自由電子在電場力作用下定向移動(dòng)，由于電場做功，電子動(dòng)能增加，但不斷地與晶格（原子核點(diǎn)陣）碰撞，不斷把能量傳給晶格，使晶格中各粒子在平衡位置附近的熱運(yùn)動(dòng)加劇，從而溫度高。3熱功率（ 1）定義：點(diǎn)位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量（ 2）表達(dá)式： P=Q/t= I 2R（電功 Q= I 2Rt對(duì)所有電路中電阻的生熱都適用，所以熱功率也適用于所有電路）4應(yīng)用（ 1）在純電阻電路中的應(yīng)用注意：歐姆定律 U=IR 只適用于純電阻電路（ 2）在非純電阻電路中的應(yīng)用W=Q+ W 其他 P=P 電+P其他(3) 非純電阻電路中的電功

6、和電功率（以含電動(dòng)機(jī)電路為例）非純電阻電路中，電能與其他形式能轉(zhuǎn)化的關(guān)系非常關(guān)鍵。以電動(dòng)機(jī)為例，電動(dòng)機(jī)電路如圖所示，電動(dòng)機(jī)兩端電壓為 U，通過電動(dòng)機(jī)電流為 I ，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為 R，則電流做功或電動(dòng)機(jī)消耗的總電能為 W=IUt ，電動(dòng)機(jī)線圈電阻生熱 Q=I2R0t，電動(dòng)機(jī)還對(duì)外做功，把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能， W=W Q=IUt-I 2R0t，W是電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能。2這是一個(gè)非純電阻電路，可滿足U=IR 0，且 W 0，則有 U IR0。一類：電熱器1下面的圖表是從某臺(tái)電熱飲水機(jī)的說明書上收集到的信息。經(jīng)分析得知，電熱飲水機(jī)有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)，當(dāng) S 閉合、 S0 斷開時(shí)，飲水機(jī)處于保溫狀

7、態(tài)，當(dāng) S、S0同時(shí)閉合時(shí)，飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)，求：（1）電熱飲水機(jī)在保溫狀態(tài)下正常工作時(shí)的電流。（計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）（2）電熱飲水機(jī)保溫2h 產(chǎn)生的熱量？（3）電阻 R1 的阻值。熱水箱容量2 L額定電壓220 V加熱時(shí)的功率400 W保溫時(shí)的功率40 W二類：含有電動(dòng)機(jī)（非純電阻電路）1電吹風(fēng)是現(xiàn)代家庭的常用電器。如圖甲所示是電吹風(fēng)的電路原理圖， R 是電熱絲， M 是帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，某電吹風(fēng)的主要技術(shù)參數(shù)如圖乙所示。（1）當(dāng)只閉合 S1 時(shí)，電吹風(fēng)正常工作1min 消耗的電能是多少焦？（2）當(dāng)同時(shí)閉合 S1、 S2 時(shí)，電吹風(fēng)正常工作。通過R 的電流為多大？（3）當(dāng)電吹風(fēng)正常工

8、作并且吹熱風(fēng)時(shí)，1min 內(nèi)電流通過 R 產(chǎn)生的熱量是多少？2如圖所示的電動(dòng)機(jī)是一種使用廣泛的動(dòng)力機(jī)械，從能量轉(zhuǎn)化的角度看，它主要是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，還有一部分能量在線圈中以熱量的形式散失掉?，F(xiàn)有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)兩端加 220 V 電壓時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)線圈的電流為 50A。問：（1）每分鐘該電動(dòng)機(jī)消耗的電能是多少？（2）已知電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量 Q=I 2Rt（其中 I、R 和 t 分別表示通過導(dǎo)體的電流、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間） ，若該電動(dòng)機(jī)線圈的電阻是 0.4 ，則線圈每分鐘產(chǎn)生的熱量是多少？（3）這臺(tái)電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功是多少？3三類：物質(zhì)吸熱（一） 1微波爐是一種清潔衛(wèi)生無污

9、染，效率較高的家用電器某微波爐的銘牌如下表所示將體積為 275mL、初溫是 20的水放入該微波爐中用最大功率加熱 1min，取出后測得水溫是 40若水的比熱容為 4.2103J/(kg )求：（ 1）微波爐加熱時(shí)，電路中的電流是多少？防觸電保護(hù)類型 1（ 2）加熱過程中消耗的電能是多少？額定容積 20L類（ 3）加熱過程中，水吸收的熱量是多少？型號(hào) NN S313WF電源頻率 50Hz額定電壓 220V質(zhì)量 12kg最大功率 1100W（二） 1太陽能熱水器是利用太陽能來加熱水的一種裝置，小新同學(xué)家有一臺(tái)太陽能熱水器安裝在離地面 10m 高的屋頂上，現(xiàn)需要初溫為 10的 100kg 的水，加熱

10、到 60，則（1）把這些水從地面輸送到屋頂?shù)臒崴髦?，需要?duì)水做多少功？（2）這些水要從太陽那里吸收多少熱量？（3）下雨時(shí)，改用熱水器中的電輔助設(shè)備加熱（加熱功率 1500w），若不計(jì)熱損失，加熱這些水需要多少時(shí)間？ g=10N/kg C 水=4.2103J/kg （三）1李佳同學(xué)家里的電熱飲水機(jī)有加熱加保溫兩種狀態(tài)，這兩種狀態(tài)輪流工作，完全由溫控開關(guān) S0 自動(dòng)控制：當(dāng)膽內(nèi)水的溫度被加熱到 90時(shí)，加熱狀態(tài)就停止而進(jìn)入保溫狀態(tài)；當(dāng)膽內(nèi)水的溫度降到 60時(shí)，加熱狀態(tài)就啟動(dòng)。如圖是該飲水機(jī)的電路原理圖。李佳同學(xué)通過觀察還發(fā)現(xiàn)：當(dāng)膽內(nèi)裝有 1kg 水時(shí)，飲水機(jī)的加熱狀態(tài)每次只啟動(dòng) 5min 就停止

11、。問：（1）溫控開關(guān) S0 在何種狀態(tài)（斷開或閉合）時(shí)，飲水機(jī)處在保溫狀態(tài)？這時(shí)飲水機(jī)的電功率是多少？（2）在加熱狀態(tài)中，飲水機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率是多少？ 已知水的比熱容為4.2 103J/（ kg） 4課后作業(yè)1、（一類：電熱器） 如圖所示的電飯煲，內(nèi)部有兩條電阻絲，每條電阻絲的阻值都為 110 （電阻絲的阻值恒定不變） 。電飯煲的額定功率從大到小有高、 中、低三擋，額定電壓是 220V。把電飯煲接在 220V 的電源上，求：（1）把電飯煲的額定功率打到中檔時(shí)，內(nèi)部是一條電阻絲接入電路，通過它的電流多大？（2）把電飯煲的額定功率打到低擋時(shí)，內(nèi)部是兩條電阻絲串聯(lián)接入電路，電飯煲的電功率

12、多大？（3）電飯煲在中檔和低檔相同時(shí)間產(chǎn)生的電熱之比是多少？（三類：物質(zhì)吸熱 ）（一）2、一天，廠家正在為一種新型電熱水壺做宣傳。只見宣傳廣告上寫道“HR 型電熱水壺效率高、省時(shí)、省電，功率僅為 700W，燒開一壺水僅需 5min 是現(xiàn)代家庭必不可少的節(jié)能飲水器具”。過路的小軍買了一個(gè)這樣的電熱水壺，壺身上標(biāo)有“ 2.5L ”字樣。回家后灌滿水通上電，果然 5min 多點(diǎn)就把一壺水燒開了！己知水的密度是1.0103kg/m3，水的比熱容是4.2103J/(kg )，試計(jì)算并回答：（2）這壺水從 20到燒開，需要吸收多少熱量？（3）通過計(jì)算說明該廣告是否可信。（4）你認(rèn)為不法廠商最可能從電熱水壺

13、的哪項(xiàng)指標(biāo)上做虛假宣傳？為什么？3如圖所示是小明家的電熱水壺及銘牌，他用該電熱水壺將1.5 kg 的水從20加熱到100。5（1）水吸收的熱量是多少？c 水=4.2103 J/(kg )（2）若電熱水壺正常工作，且產(chǎn)生的熱量全部被水吸收，需要加熱多長時(shí)間？（3）若電熱水壺實(shí)際加熱時(shí)間大于上述計(jì)算的加熱時(shí)間，可能的原因有哪些？（寫出兩種）（二）2森林是一巨大的天然“氧吧”， 因?yàn)榫G色植物在光合作用下可以放出大量的氧氣小明同學(xué)為測量地球表面植物吸收太陽能的本領(lǐng)，做了如下實(shí)驗(yàn)：用一臉盆裝6kg 的水 水的比熱容是 4.2103，水面的表面積為2，經(jīng)太陽垂直照射 15min，溫度升高了J/(kg)0.

14、1m1請計(jì)算：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí) 6kg 的水吸收了多少熱量？（2）若地表植物接收太陽能的能力與水相等，每平方米綠色植物每秒接收的太陽能為多少焦耳？（3）100m3 綠地每秒可以放出多少升的氧氣？（設(shè)綠色植物在光合作用下每吸收 103J 的太陽能可以放出 0.05L 的氧氣）3太陽能是一種理想的綠色能源。李剛家最近安裝了一臺(tái)太陽能、電能兩用熱水器，如圖所示。請回答下列問題：（1）設(shè)水箱可裝水 80kg，在一般的光照條件下，一滿箱20的水到傍晚時(shí)，水溫可達(dá)到 55，則水吸收的熱量是多少？相當(dāng)于多少立方米的煤氣完全燃燒放出的熱量？ c 水 =4.2 103 J/(kg )；煤氣的熱值約 4107J/m3（2）在陰雨連綿的天氣里，水箱中的水需要用電加熱器來加熱。若該電加熱器規(guī)格為“ 220V 1.8kW”，要使?jié)M箱水同樣從 20升高到 55，電加熱器至