焦耳定律計算,中考這樣考

2020-11-24 物理教育天地

在焦耳定律計算電流通過導體產生的熱量時，如果導體是純電阻，也就是說電流通過導體消耗的電能 全部轉化為內能，W=Q，則計算導體產生的熱量時，可用的公式有：Q=Pt，Q=UIt，Q=I2Rt，Q=U2t/R；如果導體不是純電阻，即電流通過導體做功消耗的電能沒有全部轉化為內能，則W>Q，如電動機工作時，電流通過電動機消耗的電能大部分轉化為機械能，只有一小部分轉化為內能，則計算電流通過電動機消耗的電能W=UIt，其中電流通過電動機產生的熱量Q=I2Rt，大部分轉化為機械能E，W=Q+E。此時不能用UIt來計算產生的熱量。

（2019巴中，33）如圖所示，某品牌智能電火鍋的銘牌，（不計溫度對電阻的影響）。求：

（1）該電火鍋正常加熱30分鐘時所消耗的電能為多少kWh？

（2）某天用電高峰期，只使用電火鍋加熱10min，家用電能表（1200r/kW．h）的轉盤轉了200轉，此時電火鍋的實際功率是多少？

（3）如圖所示是電火鍋的簡化電路圖，其中R1、R2均為發熱電阻，S2為加熱保溫自動切換開關，求R2的電阻是多少？

解析：電火鍋正常工作時間為30min消耗的電能：W總＝Pt總＝1.21kW×0.5h＝0.605kWh；

（2）轉200轉消耗的電能：W＝1KWh/1200r×200r＝1/6kWh，

此時消耗的實際功率：P實＝W/t＝（1/6kWh）/（10× 1/6h）=1KW=1000W；

（3）由圖知，當S1閉合、S2接a時，電路中只有R1，電路中電阻最小，此時電功率最大，處於加熱狀態；R1的電阻為：R1＝U2/P加熱=（220V）2/1210W=40Ω

當S1閉合、S2接b時，電路中R1和R2串聯，電路中電阻最大，電功率最小，處於保溫狀態；

R串＝R1+R2＝U2/P保溫=（220V）2/484W=100Ω，R2的電阻：R2＝R串﹣R1＝100Ω﹣40Ω＝60Ω；

答：（1）該電火鍋鍋正常加熱30分鐘時所消耗的電能為0.605kWh；（2）此時電火鍋的實際功率是1000W；（3）R2的電阻是40Ω。

練習

1（2019宿遷，18）某電器廠設計了一種具有高、中、低溫三檔的家用電火鍋，該火鍋產品銘牌和電路圖如圖所示：

（1）當開關S1斷開，S2接a時，該電火鍋選用______檔工作（選填「高溫」、「中溫「或「低溫」）。

（2）當電火鍋使用中溫檔正常工作時，電路中電流是多大？接入電路的電熱絲的阻值是多少？

（3）用電火鍋高溫檔在額定電壓下燒水7分鐘，電流做了多少功？若電熱絲產生的熱量全部被水吸收，在1個標準大氣壓下，能使1kg初溫為20℃的水升高多少℃（c水=4.2×103J/（kg℃））？

答：（1）低溫；（2）110Ω；（3）80℃。

2一家用電動機接在照明電路中工作時，通過的電流為2A，已知電動機的線圈電阻為10Ω，通電1min，電動機消耗的電能為_____J，電流通過電動機產生的熱量是_____J，

答案2.64×104 2.4×103

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