2018初中物理競賽教程基礎(chǔ)篇：第28講電能表焦耳定律附強(qiáng)化訓(xùn)練題包括答案.docx

1、28.3.1關(guān)于“度”的計(jì)算28.3.1關(guān)于“度”的計(jì)算第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287所示。電能表是測(cè)量用戶消耗多少電能的儀表，也可 以認(rèn)為是測(cè)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(shí)間內(nèi)允許通過的最大電流為10 Ao電能表是用千瓦時(shí)為單位來量度電功，即所消耗的電能。當(dāng)電功率是IkW ,通電的時(shí)間為1h的時(shí)候，電流所做的功就是1千瓦時(shí)（它的符號(hào)是kW h ） o平時(shí)說用了幾“度”電，就是指消耗了幾千瓦時(shí)的電能。1 度=1 kW h = 1 000 W X 3

2、 600 s= 3. 6 X106 Jo電能表上標(biāo)著“ 1 200 MW h ”的意思是：這個(gè)電能表的鋁盤每轉(zhuǎn)動(dòng) 1 200轉(zhuǎn)（r ）,消耗的電 能是1 kW h （度）。利用電能表可以測(cè)量用電器的實(shí)際功率：得該用電器單獨(dú)使用t時(shí)間內(nèi)消耗的電能 W ,即可求得P = - o圖 28 -128.1.2焦耳定律. 電流的熱效應(yīng) 導(dǎo)體在電流通過時(shí)都會(huì)發(fā)熱，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。.焦耳定律電流通過導(dǎo)體時(shí)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(shí)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焦二班2 Qs)o128.2難點(diǎn)釋疑電能表的讀數(shù)電能表最后一個(gè)紅框內(nèi)的數(shù)字是十分位數(shù)

3、字。例如：某戶人家上月抄表數(shù)為月抄表數(shù)為 RI洞皿 則這戶人家一個(gè)月耗電W=6034.6度-5938.6度=96度。電能表的功率容量電路中同時(shí)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(xiǎn)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5(10)A ”的電能表的功率容量是P=U/= 220 V X 5A = 1 100 W。一爐關(guān)于公布Q=Ult和Q二-t ti此兩式是根據(jù)Q二I?Rt、結(jié)合歐姆定律推導(dǎo)出來的，用這兩個(gè)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(shí)才能使用，此時(shí)公式Q二1筑七

4、對(duì)求電流產(chǎn)生的熱量普遍適用。例如電動(dòng)機(jī)電路中，電動(dòng)機(jī)內(nèi)線圈電阻為電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為U,通過電動(dòng)機(jī)的電流為I。利用W二Ult,可求得電流對(duì)電動(dòng)機(jī)所做的總 功，即電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的總量。電動(dòng)機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量是其中的一部分，熱量大小為I2Rt,此時(shí) W Q o用電器的發(fā)熱功率(單位時(shí)間里產(chǎn)生的熱量) 用公式P=2R來計(jì)算，它同樣具有普遍適用性,而利用p二U七同樣應(yīng)注意到電路為純電阻電路。28.3例題解析28.3. 3關(guān)于電能表轉(zhuǎn)速的計(jì)算例11度電能使1盞“ 220V 40W ”的電燈正常工作多少小時(shí)?【點(diǎn)撥】注意電功的單位“度”和“千瓦時(shí)”的關(guān)系。注意“正常工作”時(shí)，這盞電燈的電 功率是40 W

5、 oIDW【解析】1度電即kW h，也就是D00W h o根據(jù)W二Pt,得二 25 h【答案】25 ho選擇合適的公式討論焦耳定律例2要使電熱器在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量減為原來的1，可以采用的辦法是()A、電阻不變，通過它的電流減為原來的B、電壓不變，電阻變?yōu)樵瓉淼?7C、電壓和電阻都減為原來的D、電阻不變，電壓減為原來的 1【點(diǎn)撥】根據(jù)焦耳定律，電流產(chǎn)生的熱量跟三個(gè)因素有關(guān)，其中一個(gè)是平方的關(guān)系。因?yàn)?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 o【解析】 若R不變，根據(jù)Q二pRt,當(dāng)電流I減半時(shí)，Q減為原來的為故A選項(xiàng)錯(cuò)；若兩端電壓U不變，根據(jù)Q二(

6、匕當(dāng)電阻R減半時(shí)，Q增為原來的2倍，故B選項(xiàng)錯(cuò);根據(jù)Q二 艮 當(dāng)兩端電壓U、電阻R均減為一半時(shí)，Q減為原來的故C選項(xiàng)正確；電阻R不變，根據(jù)Q號(hào)當(dāng)兩端電壓U減半時(shí)，Q減為原來的i故D選項(xiàng)錯(cuò)。【答案】Co【反思】 對(duì)于電熱器等純電阻電器，在計(jì)算通過電流而產(chǎn)生的熱量時(shí)，除了可以用焦耳定U2律Q=？Rt外，導(dǎo)出公式Q二Ult和Q二t碗用，因此在討論時(shí)，選擇合適的公式，解題就方便了。例3小明家有兩臺(tái)電視機(jī)、一臺(tái)電腦和一個(gè)無繩電話。 平時(shí)，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(shí)所消耗的電能，在電冰箱等電器不工作時(shí)，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(dòng)一圈約需80

7、s時(shí)間。他們家的電能表上標(biāo)有“1 800 r/fcW h ”字樣。請(qǐng)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(tái)電器平 均每天使用2 h,小明家一個(gè)月(以30天計(jì))用于待機(jī)所浪費(fèi)的電能是多少度？【點(diǎn)撥】 電能表上標(biāo)有“ 1 800 r/kW h ”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(dòng)的圈數(shù)和時(shí)間，可以估算家庭的實(shí)際功率。估算的方法采用比例法。【解答】 7221二“_,得p二3衛(wèi)3二25W。 iocow 2 8CCS pxaosleoarxaosW 二 Pt= 25W X ( 24h -2h) X 30= 16 500 W h = 16.5 kW

8、h = 16.5 度。【答案】P= 25W , W = 16.5kW h。【反思】 對(duì)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(duì)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(shí)嘗試解決實(shí)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(shí)，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(fèi)的電能是十分可觀的。4較復(fù)雜的焦耳定律計(jì)算例4阻值為R的電阻絲，接到電源上，6m ii可將一杯水燒開，現(xiàn)在用兩個(gè)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

9、的時(shí)間為()A、 12m hB 6m hC 4m hD 3m in【點(diǎn)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2Ro【解析】：設(shè)電源電壓為U,只用一個(gè)電阻絲 R時(shí)，U 2用兩個(gè)電阻絲串聯(lián)時(shí)，Q 2 2R 電不計(jì)熱損失，兩次電阻絲放出熱量相等，即Q 1=0 2, TOC o 1-5 h z uu所以 1 11 = L t ，即，12=2t 1=2X 6m in= 12nl h。R2R【答案】：【反思】：電阻絲發(fā)熱是純電阻電路，所以用 Q =W =Lt比較方便。從以上解析還可知，在電 R壓不變的情況下，電阻越大，相同時(shí)間放出的熱量越小。例5杯中裝有0.32L水，然后把“熱得快

10、”放人水中，測(cè)得的初溫為25 C ,再把“熱得 快”接到220 V的電源上，經(jīng)過8 nli140 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。【點(diǎn)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。【解答】：水的質(zhì)量m - p 水*=i.o x 103kg而 x 0,32 X 1 0 3-0.32kg水吸收的熱量Q =cm A=4.2X 10 J ( kg/C) X 0.32kg X ( 100-25) 二 1.008 X 10 J“熱得快”是純電阻，消耗的電能W=520s J.573 k05 JR 16p熱效率n =Q 有用 X 100

11、% /Q 總二(1.008 X 105J) X 100% / ( 1.573 X 105J)=64%【答案】：町二6496【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Q =cm At, “熱得快”消耗的電能W“熱得快”消耗一部分的能量一部分轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)100% oR能，另一部分會(huì)被容器或空氣吸收，所以熱效率一定低于30.4強(qiáng)化訓(xùn)練1、某電能表上標(biāo)有“ 5A ”字樣，表示，此電能表的功率容量為2、某戶人家外出旅游一個(gè)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(shí)，看到電能表上的示數(shù)為那么當(dāng)他們旅游回家時(shí)，應(yīng)該沿到電能表的示數(shù)為。3

12、、一個(gè)用電器正常工作 10h,電能表示數(shù)由 TOC o 1-5 h z 12242變?yōu)?2322，這個(gè)用電器消耗了 J的電能，它的額定功率是 W O4、某電能表標(biāo)有“ 220 V 5A ”字樣，電路中已接有一個(gè)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 W 5 的燈泡。若每天平均使用4 h,則每天耗電kW h。6、一只電爐的電阻為 48. 4?,額定電壓是220 V,該電爐每小時(shí)電流做功為 J,每小時(shí)消耗度電。13、對(duì)于標(biāo)有“ 220 V 5 A 字樣的電能表，下列說法中 1正確

13、的是() TOC o 1-5 h z 7、1 kW h的電，能夠使 10盞“ 220 V 40 W ”的電燈正常工作 ho8、電流通過導(dǎo)體時(shí)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o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二o9、電流通過導(dǎo)體時(shí)，若電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這時(shí)電流所做的功就等于它所產(chǎn)生的,即W 二O10、家庭電路中使用的電能表用來測(cè)量的物理量是()A、電功率 B、電功C、電流D、電壓11、有兩個(gè)額定功率相同的燈泡，把它們接在電路中時(shí)OA、兩個(gè)燈泡的實(shí)際功率一定相同B、只有把它們并聯(lián)起來時(shí)實(shí)際

14、功率才相同C、只有把它們串聯(lián)起來時(shí)實(shí)際功率才相同D、把它們分別接在額定電壓的電路中時(shí)實(shí)際功幸才相同12、規(guī)格分別為“ 220 V60 W ”的音響設(shè)備一臺(tái)，“ 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lh,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(shí)使用的各沖用電器功率之和不能超過U00WD、上述說法均正確14、有一個(gè)電能表上標(biāo)著 “ 220V 5(10)A 字樣，這個(gè)電能表的功率容量為()A

15、、U00WB、U00W 與 2200W 之間C、2200 WD、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?yàn)?)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(shí)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(shí)，則一個(gè)月(按 30天計(jì)算)

16、可以節(jié)約多少度電？10、小明家的電能表的盤面標(biāo)有“5 000必W h ” ，他要用這個(gè)電能表來測(cè)一臺(tái)電冰箱的實(shí)際功率。18、電能表上標(biāo)有“ 1 800 r/kW h ”字樣，此時(shí)測(cè)得 10m h內(nèi)鋁制轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)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/ 字樣，在其他用電器不工作時(shí)，小紅觀察到她的標(biāo)rkW h ”有“ 220 V 40 W ”的調(diào)光臺(tái)燈開第二檔一一光線柔和檔時(shí),電能表的鋁盤轉(zhuǎn)過 lr,時(shí)間恰好約2mh o請(qǐng)你根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估算這臺(tái)調(diào)光臺(tái)燈光線柔和檔的實(shí)際功率為多大？20、有一個(gè)額定電壓為 220 V的電熨斗，在電源電壓為220 V

17、時(shí)，工作0.5 h,電能表上消耗電能示數(shù)為0.8kWh,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(shí)使用的家用電器的總功率不得超過W O2、小明家的電能表的銘牌上標(biāo)有“220 V 10A ”、“ 3 000必W h ”等字樣。如果長時(shí)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lr,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 5m h內(nèi)產(chǎn)生的熱量是 2. 64 X 105 J,則該電熱器的電 阻是通過電熱器

18、的電量是Co4、兩根導(dǎo)線電阻分別為 2。和6 Q ,若串聯(lián)后接入電路，前者產(chǎn)生6 J熱量時(shí)，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(shí)，后者產(chǎn)生的熱量是 Jo5、將一段阻值為200 Q的電熱絲，浸沒在質(zhì)量為kg溫度為10 C的水中。若此時(shí)電熱絲兩端的電壓 為220 V,那么10 mil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(gè)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(shí)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 mil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 O8、小紅家的電表允許通

19、過的最大電流是 10 A ,她家有4個(gè)標(biāo)有“ 220 V 60 W ”的燈泡，1個(gè)標(biāo)有“ 220 V 1 000 W ”的熱水器，1臺(tái)制冷時(shí)耗電為140 W的電冰箱和1臺(tái)耗電為80 W的電視機(jī)，則（）A、所有用電器可以同時(shí)使用B、除熱水器外，其他用電器可以同時(shí)使用C、除電視機(jī)外，其他用電器可以同時(shí)使用D、電冰箱制冷時(shí)，其他用電器不能同時(shí)使用9、在兩個(gè)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、通過電流較大的為此他在其他用電器都關(guān)閉的條件下，測(cè)得電冰箱啟動(dòng)工作半小時(shí)后自動(dòng)停機(jī)的過程中，電能表 TOC o 1-5 h z 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)300 r,則該電

20、冰箱壓縮機(jī)工作時(shí)的實(shí)際功率為（）D、350 kWQ,則該電阻的阻值為（）D. QI2A、0.12 kWB、1. 2 kWC、53 kW11、通過某電阻中的電流為 I,在t時(shí)間內(nèi)電阻產(chǎn)生的熱量為QQQ ta、二B、二c、二I21itI212、通過一導(dǎo)體的電流為 2 A,產(chǎn)生的熱量為Q；若通電時(shí)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（）QQA、_B、_C 2Q D、4Q4213、電阻絲Rl與R2并聯(lián)接在一電路中，已知 R1=R2。在兒B兩個(gè)容器內(nèi)裝有質(zhì)量和溫度都相同的水，用民和民分別對(duì) A、B中的水同時(shí)進(jìn)行如熱，則0A、A中的水先沸騰B、B中的水先沸騰C、兩容器中的水同時(shí)沸騰D、

21、無法確定14、用電源和三根電熱絲 Rl、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，能使水溫度升高最快的是（）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(gè)電阻串聯(lián)在電路中，Ri=40 Q , R2=60Q兩電阻消耗的總功率為 9 W ,求：（1）電路兩端電壓；（2）電阻Ri的電功率；（3）在1 m上內(nèi)電阻R2放出的熱量。電腦顯示器處于待機(jī)狀態(tài)。請(qǐng)你算一算,1臺(tái)電腦顯示器的待機(jī)功率約多大?屏量片。、如圖28-3所示為照明電路中使用的電能表表面示意圖,圖 28-2(1)說明表面上“ 3 000

22、 i/kW h ”的含義。（2）若單獨(dú)接入一電爐，2nlm內(nèi)電表盤轉(zhuǎn)了 爐通電2h放出了多少熱量？用了多少度電？50 r,這個(gè)電爐的電功率是多大？ （3）此電28 -2所示的轉(zhuǎn)盤仍在緩慢16、當(dāng)李老師最后離開計(jì)算機(jī)房要去關(guān)閉總電閘時(shí)，發(fā)現(xiàn)電能表如圖地轉(zhuǎn)動(dòng)。他用手表粗略地估測(cè)了一下,1 m h轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)了 5 ro檢查發(fā)現(xiàn)，原采機(jī)房內(nèi)還有20臺(tái)kW hG D Q Q Q圖 28-318、一根電阻絲接在電壓為U的電源上，10 m h 內(nèi)可將質(zhì)量為 2 kg溫度為 20 c的水加熱到100 o若將此電阻絲對(duì)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100C,需要多 少分鐘？19、一個(gè)電熱水壺有兩組線圈，只接通一組線圈，將水燒開需 12mh ,只接通另一組線圈，則需6mh o在同一電壓下，如果這兩組線圈串聯(lián)，需多少時(shí)間將水燒開？如果這兩組線圖并聯(lián)，則需多少時(shí)間將水燒開 罐個(gè)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】巫巫回【解析】略3、【答案】2.88 X 107 , 800【解析】