第十五章 第8课时 电热器 电流的热效应(二)

第8课时电热器电流的热效应(二)
1．(2010．南昌)2009年10月1日的国庆联欢晚会上，有一个漂亮的“光立方”，它是由4028棵“发光树”组成的．如图所示，每棵“发光树”上有168个LED灯(发光二极管)，在得到同样亮度的情况下，其耗电量不到白炽灯的十分之一．
(1)若每个LED灯的功率为0.1 W，则一棵“发光树”正常工作100 min消耗了多少电能?
(2)若一棵这样的“发光树”正常工作100 min消耗的电能全部用来给水加热，在标准大气压下可以把质量为多少千克的20℃的水烧开?
2．（2011·潍坊）小亮的妈妈买了一个“天际”牌自动电热水壶送给爷爷，其铭牌如右表。

小亮为了给爷爷说明电热水壶的使用方法，他接水至800ml刻度，然后把壶放在加热座上，拨开开关，5min℃。

(1)这壶水吸收的热量为多少?
(2)烧水时家中电压为220V，求电热水壶的热效率．
(3)在用电高峰，电路中的实际电压降为198V，这时电热水壶的实际功率为多大?
3．（2011·广安）下表为一台电烤箱的铭牌，其内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。

求：（1）电烤箱在高温档正常工作15min所消耗的电能；
（2）电烤箱在低温档正常工作时，R2的阻值是多少；
（3）假设在用电高峰时，家庭电路实际电压为200V，电烤箱在高温档的实际功率是多少（实际功率计算结果保留到小数点后1位）？
4. 如图所示的电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看，它主要是把电能转化专机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉．现有一台电动机，当电动机两端加220 V电压时，通过电动机线圈的电流为50 A．求：
(1)每分钟该电动机消耗的电能是多少?
(2)已知电流通过导体时产生的热量Q=I2Rt(其中I、R和t分别表示通过导体的电流、导体的电阻和通电时间)，若该电动机线圈的电阻是0.4 ，则线圈每分钟产生的热量是多少?
(3)这台电动机每分钟所做的机械功是多少?
5．（2011·威海）图甲是内胆为铝质材料的电饭锅，内部电路如图乙所示，R1是加热电阻，阻值为48.4Ω；R2是限流电阻，阻值为484Ω。

煮饭时，接通电源（220V 50Hz），闭合手动开关S1，电饭锅处在加热状态。

当锅内食物温度达到103℃时，开关S1会自动断开，断开后若无外力作用则不会自动闭合，S2是一个自动温控开关，当锅内食物温度达到80℃时会自动断开，温度低于70℃时会自动闭合。

（已知水的比热容为4.2×103J/(kg. ℃);查表可知铝的熔点为660℃）
请解答下列问题：
（1）如果接通电源后没有放入食物就闭合开关S1，电饭锅的内胆是否会熔化？为什么？
（2）在保温和加热两种情况下，电饭锅消耗的电功率之比是多少？
（3）若在一个标准大气压下将温度为20℃，质量为2.5kg的水烧开需要16min40s，求电饭锅正常工作时电能转化为内能的效率是多少？
6．（2011·陕西）图甲为小明家的电饼铛（cheng），主要用于食品的考烙和烹制。

它采用双控电路，额定电压为220V，上、下盘同时加热时额定功率为1000W，工作的简化电路如图乙，S为总开关，S1和S2为两个温控开关，R1和R2为上、下两盘的加热电阻，R1=R2。

甲乙
（1）R1正常工作时，R1消耗的电功率是W。

（2）R1正常工作时，通过R1的电流是多少？（计算结果保留一位小数）
（3）小明妈妈总感觉做晚饭时烙熟一个饼所用时间比在其他时段要长。

小明决定用家中的电能表和手表测量做晚饭时电饼铛的实际功率，于是，他关闭家中其他用电器，让电饼铛单独工作5min，电能表转盘转过了225r。

（注；该电能表标有“3000r/kW·h”，表示电路中每消耗1 kW·h的电能，电能表的转盘转3000r）。

①电饼铛的实际功率是多大?
②烙熟一个饼所用时间变长的原因是：。

7．学校科技小组的同学制作了一个三挡位的“小小电热宝”，如图所示，R1、R2都是发热电阻，电源电压保持36 V不变．
(1)当S1闭合，S2接a时为中温挡，电热宝的功率为18 W，求R1的阻值是多少?
(2)当S1闭合，S2接b时为高温挡，电热宝的功率为45 W，求电路中的总电流和R2的阻值各是多少?
(3)电热宝在低温挡时，开关S1和S2各处于什么状态?
8．（2011·泰州）图甲是一台常用的电热饮水机，下表是它的铭牌数据，图乙是它的电路原理图，其中S 是温控开关，R 1是定值电阻，R 2是加热电阻．当S 闭合时，饮水机处于加热状态；当S 断开时，饮水机处于保温状态
（1）在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是多大?
（2）饮水机正常工作时，将热水箱中的水从20℃加热到90℃．需用时14min[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]．求此加热过程中：
①水吸收的热量； ②饮水机的加热效率．
（3）求电阻R 1的阻值(保温功率是指整个电路消耗的功率)，
参考答案
1．(1) W 总=P 总t=0.1 W ×168×100×60 s=1.008×105
J
(2)m=()()()()
53
00 1.008100.3kg 4.210/100Q W J c t t c t t J kg ⨯===--⨯⨯ 吸总℃℃-20℃ 2．（1）水的质量m=ρV=1g/cm 3×800 cm 3=800g=0.8kg
水吸收的热量为Q 吸=cm (t-t 0)=4.2×103J/(kg·℃)×0.8kg×（100℃—20℃）=2.7×105J 电热水壶消耗的电能是W=Pt=1100W×300s=3.3×105J η= Q 吸/ W 电=2.7×105J/3.3×105J=81.8%（1分）
（3）电热水壶的电阻R= U 2/ P=(220V)2/1100W=44Ω 实际功率P 实=U 2/ R=(198V)2/44Ω=891W 3．（1）I =U /R 1=6V/10Ω=0.6A
（2）R 总=U /I ，
=6V/0.4A=15Ω R 2= R 总-R 1=15Ω-10Ω=5Ω
（3）Q 1=（ I ，
）2Rt =（0.4A ）2×10Ω×300s=480J
4．(1)消耗的电能W=UIt=220 V ×50 A ×60 s=6.6×105 J (2)产生的热量Q=12Rt=(50 A)2×0.4Ω×60 s=6.0×104 J (3)所做的机械功W 机=W -Q=6.6×105 J -6.0×104 J=6.0×105 J
5．（1）不会熔化；当锅内温度达到103℃时，开关S 1会自动，而铝的熔点为660℃，所
以不会熔化。

（2）1：11
（3）水吸收的热量8.4×105J 电饭锅消耗的电能106J 电能转化为内能的效率84% 6．（1）500 （2）2.3A （3）①900W
②电饼铛的实际功率小于其额定功率（或电饼铛两端的实际电压小于其额定电压） 【解析】；（1）由于上、下盘同时加热时额定功率为1000W ，上、下两盘的加热电阻，R 1=R 2，所以R 1正常工作时，R 1消耗的电功率是500W 。

（2）由P=UI 得，R 1正常工作时，通过R 1的电流是I 1=P 1/U=
500W
220V
=2.3A
（3）电饼铛消耗的电能为W=
2253000r
r/kWh =0.075kW ·h ，
电饼铛的实际功率为P 实=W/t=0.75kWh
5h 60
=0.9kW=900W.
7．(1)中温挡工作时，R 2被短路，P 1=18 W ，U=36 V ，R 1=()2
21
367218V U P W ==Ω (2)高温挡工作时，R 1与R 2并联，P 2=45 W ，245 1.2536P W I A U V
===总, I 1=
1360.572U V
A R ==Ω
, I 2=I 总-I 1=1.25A -0.5A=0.75A, 236480.75U V R I A
=
==Ω2 (3)当电热宝在低温挡时，R 1与R 2应串联，所以此时开关S 1断开，S 2接a 。

8．（1）I 加=
U
P 加=
220V
440W
=2A
（2）①m=ρV =1.0×103 kg/m 3 ×1×10-3m 3=1kg
Q 吸=cm △t=)2090(1)·/(102.43C C kg C kg J ︒-︒⨯⨯︒⨯=2.94×105J ②W 电= P 加t = 440W×14×60s =3.696×105J
%5.79J
103.696J
102.945
5=⨯⨯==电吸
W Q η
（3）Ω===110440)220(2
22W
V P U R 加。