电热、光热计算题

1、综合计算题（二）1（电学与热学综合）小明家新安装了一台电热水器，电热水器的铭牌如图1甲所示。若自来水的温度是10，充满水后，小明将调温开关调到如图20乙所示的位置。接通电源，加热指示灯亮；达到设定温度时，加热指示灯熄灭。请你帮助小明回答下列问题：图1（1）加热指示灯从亮到灭的过程中，热水器中的水一共吸收多少热量？（2）若不考虑能量损失，从接通电源到指示灯熄灭需要多少时间？C水42103J/（kg）参考答案：1解：（1）加热指示灯从亮到灭的过程中，热水器中的水需吸收热量Q =cmt =42103J/（kg）55kg50=12107J4分（2）Q = W = P t 12107J=1500Wt t

2、 =8000s 4分2（电学综合）小华准备参加玩具赛车比赛，他想运用图19甲所示的电路来挑选一只能量转换效率较高的电动机。已知电池的电压为3V且恒定不变：（1）（2分）为了测出电动机线圈的电阻，他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，短暂闭合开关后读出电流表的读数如图19乙所示。求该电动机线圈的电阻。（2）（4分）然后放手，当电动机正常转动时，又读出电流表的读数为08A。求电动机正常转动1min消耗多少电能？电流在电机线圈里同时会产生多少热量？（3）（2分）电动机正常转动时输出的机械功率是多大？（4）（2分）请通过计算这台电动机的能量转换效率说明小华选这台电动机去参加比赛好不好？参考答案：2.解

3、（1）RU/I3V/2A15 （2）WUIt3V08A60s 144JQI2Rt（08A）21560s576J（3）W机械WQ144J576J864JP机械W机械/t864J/60s144W（4）因为W机械/ W60%该电动机能量转换效率过低，难以取胜（算出效率得1分，说出理由再得1分，共2分）3（电学与热学综合）随着生活水平的不断提高，家用电器的逐渐普及，电热壶（如图20）已进入千家万户。为什么当今家庭使用电热壶的数量会越来越多呢？带着这个问题，某课外兴趣小组利用节假日进行了家庭调查。下表是小明同学的调查结果。表：小明同学家开水需求情况调查表调查日期：2008年4月20日家庭人口情况5人每天

4、消耗开水数量7瓶（2L/瓶）获得开水的途径1电热壶（ ） 2燃气烧水（ ） 3其他当地能源价格电价050元/kWh燃气450元/m3电热壶的规格额定电压220V额定功率1000W烧开一壶水所用时间175min容量3L（1）（1分）根据你对电热壶的了解，你认为应该为电热壶准备哪种插座？答：_。（2）（3分）从理论上计算，小明家要将一壶初温为20的水烧开，需要多长时间？与实际有无差别，简要说明原因。（3）（4分）小华的调查结果显示，她家有4口人，每天需开水5瓶（2L/瓶），但她家用燃气烧水。已知烧开一壶初温为20的水所用燃气量为004m3，燃气价格为450元/m3，请比较两家的烧水方法，哪家的方法

5、更好？（4）（2分）电热壶在设计构造中运用了许多的物理知识，请你举出两点。参考答案：3解：（1）金属外壳的用电器应用三孔插座。（1分）（2）Qcmt42J/（kg） 3kg801008106JtW/P/P1008106J/1000W1008s168mim175min 这是由于水壶吸热，并同时向空气中散热等，所以实际需要的时间比理论上需要的时间长。（3）应比较两家相同用水量的前提下的费用小明家每壶水耗费01kW175h/60050元/kWh014小华家每壶水耗费004m3450元/m3018元0145元故小明家烧水的方法好些。因为它更经济、洁净、安全 （4）壶身用铁（不锈钢）或铝做，利用了它们的

6、比热容小的特点 把手上用胶木是因为胶木的导热性差壶嘴与壶身构成连通器 壶盖上开小孔是为了利用大气压壶内圆环应用绝缘、导热性好的材料圆环内电热丝应选用电阻率大、熔点高的合金 （答出一个合理的得1分，满2分为止）4（电学与热学综合）某电饭锅，内部电路图如图15所示。R1是加热电阻，阻值为484；R2是限流电阻，阻值为484。煮饭时，接通电源（220V 50Hz）、闭合手动开关Sl，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。问：（1）若接通电源后没有闭合开

7、关S1，那么电饭锅能将饭煮熟吗？为什么？（2）在一个标准大气压下，若用这种电饭锅烧水，则开关S1的自动断电功能不起作用，这是为什么？（3）在加热和保温两种情况下，电饭锅消耗的电功率之比是多少？（4）若电饭锅电能转化为内能的效率为84，那么在一个标准大气压下将温度为20、质量为25kg的水烧开，至少需要多长时间？参考答案：4（1）不能 不闭合S1，电饭锅只能处在保温状态电饭锅内食物的温度不超过80；（2）1atm，水的沸点是100，所以S1自动断电功能不起作用；（3）加热和保温电饭锅消耗的电功率之比为P加热 ：P保温 （U 2/R1）：U 2/（R1R2）（R1R2）：R111：1；（4）1at

8、m，将水烧开须吸收的热量为Q吸 cm（tt0） 84105J由U2t /R 1Q吸得：t 103s。热水壶容量20L额定电压220V加热时功率1000w频率50Hz5（电学与热学综合）某品牌电热水壶的铭牌上标着如下表所示的数据。请计算：（1）该电热水壶的电阻；（1分）（2）当电热水壶装满水后，从20加热到100，水吸收的热量；（2分）（3）在额定电压下，要放出这些热量，电热水壶工作的时间。（不计热量损失）（1分）（4）如果在用电高峰时间内用电热水壶烧水，电压只有198V，这时电热水壶发热时的功率是多大？（1分）参考答案：5解：（1）电热水壶的电阻（2）V=20L=2010-3m3m水=水V=1

9、0103kg/ m32010-3m3 =20kg水吸收的热量Q吸=cm（t-t0）=42103 J/（kg）20kg（10020）=672105 J（3）由于是纯电阻电路，且不计热量损失，所以电能全部转为内能，既W=Q。有由于电热水壶是在额定电压下，所以电热水壶工作的时间电压只有198V时，这时电热水壶发热时的功率是。6（电学综合）如图18所示的电路中，电源电压恒定为45V。开关S闭合后，电流表的示数为05A，电压表V1的示数为3V。当把滑动变阻器的滑片P移到最右端时，电流表的示数为03A。求：电压表V2的示数；电阻R1的值； 滑动变阻器的最大电阻； 滑片移到最右端时，V1的示数及此时电路消耗

10、的总功率。参考答案：645V31236V135W7（电学综合）（5分）如图所示，一只标有“8V 4W”的灯泡L与一只滑动变阻器R串联，开关S闭合，滑动片P在b点时，电压表的示数为12V，灯泡正常发光，当滑动片P从b点滑到a点时，电路中电阻增大了6。求：（1）灯泡的电阻值及电源电压。（2分） （2）滑动片P在a点时，灯泡的实际功率多大？（3）你在计算过程中用到了什么近似？（1分）参考答案：7（5分）（1）12V 16欧（2分）（2）256W（2分）（3）用到了“灯泡电阻不随温度变化而变化”这个近似。（1分）8、（电学与热学综合）小李同学家的太阳能热水器，可以贮水50，天气好时，吸收的太阳辐射能可

11、以使水温升得足够高；阴雨天可用电辅助加热，它的电加热棒的额定电压是220V，额定功率是15kW。（1）若在阳光的照射下，50的水温度从20上升到60，吸收太阳的热量是多少？（水的比热容c42103J/）（2）若在阴雨天仅用电加热棒在额定电压下将这些水加热，使之升高相同的温度，需要多长的时间？（假设消耗的电能全部转化为水吸收的内能）（3）实际上用电加热器时间需要18h，请你写出产生这种现象的两个原因。（4）请从能源利用和环境保护两个方面谈谈推广使用太阳能的意义。参考答案：8、（1）吸收太阳的热量是Q吸=cm（t-t0）=42103J/50（60-20）= 86106J（2）Q=W=Pt 用电加热

12、棒在额定电压下加热需要的时间t=W/P=84106J/1500W=5600S （3）电热棒消耗的电能不可能全部转化为内能；存在热量损失（4）无污染；节约不可再生能源9、（电学综合）傍晚，属于用电高峰，小明注意到家中的灯泡比平常暗些，猜测可能是电压低于220V，为了证实他的猜测，他做了如下实验：关闭家中其他用电器，只开一盏“220V 25W”的电灯，观察到家中标有“3000R/kWh”字样的电能表在125min内转盘转了10转，则：（1）这盏灯的电阻多大？（不计温度对灯丝电阻的影响）（2）在125min时间内这盏灯消耗的电能是多少？（3）小明家此时的实际电压是多少？参考答案：9解：（1）R =U

13、额2/P额 =（220V）2/25W = 19362分（2）3000：10=1：WW =1kWh/300 = 12104J 2分（3）P实 = W/t = 12104J/750s = 16W 2分U额2/P额 = U实2/P实（220V）2/25W = U实2/16WU实 = 176V 2分10（电学与热学综合）（7分）张睿在家看完电视后，习惯把遥控器一摁，就算把电视关了。有一次他发现电视机上还有一个指示灯亮着（实际上此时电视机处于待机状态）。于是他想：这时电视机是否还在消耗电能呢？一次全家要外出旅游，他征得父母同意，设计了如下方案进行探究：让电视机处于待机状态，然后拔掉其它所有用电器的电源插

14、头或关掉开关，记下时间和家中电能表的读数，旅游回到家中，再记下此时的时间和电能表的读数，记录数据如右表。问：（l）张睿家的电视机在待机状态下消耗的电功率是多少？（2）假如某市总共有42万台电视机，设平均每台电视机每天处于待机状态10h，待机功率与张睿家的电视机相同，则该市每月（按30天计）共浪费的电能约为多少？（3）如果这些电能全部用来烧水，可以将质量为多少10的水加热到60？（4）请你就电视机待机功能的正确使用方法提出建议。 参考答案：10、（7分）（1）10W （2分）；（2）126106 KWh （2分）；（3）216104t （2分）。（4）若短时间不看电视，可以让电视机处于待机状态；

15、若长时间不看电视，应将电视机处于关机状态。这样做既方便又能节约用电。（1分）11（电学综合）如图所示，电源电压为12V，并且保持不变，滑动变阻器的最大阻值为18，R0为12，小灯泡上标有“6V 3W”字样。求：（1）灯泡的电阻和正常工作时的电流是多少？（2）当S闭合，S1、S2都断开时，要使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路中的阻值为多大？（3）当S闭合，S1、S2都断开时，调节滑动变阻器，使整个电路消耗的总功率为最小，这个最小值是多少？（4）闭合S、S1、S2，调节滑动变阻器，此时电流表示数为25A，求此时滑动变阻器的阻值。参考答案：11（1）05A；12（2）12；（3）48W；（4）812

16、（电学与热学综合）燃气灶是目前许多家庭普及使用的炉具，而电磁炉则是新一代的智能炉具。为了比较它们的优劣，小明同学进行了相关调查，得到的有关数据见下表。燃气灶电磁炉热效率25热效率90天然气热值80107J/m3额定功率1000W天然气价格2元/m3市电价格05元/kWh如果小明家每天做饭、烧水所需热量为80106J。（1）若小明家做饭、烧水使用燃气灶提供这些热量，需要燃烧多少燃气？（2）若这些热量靠电磁炉提供，需要消耗多少电能？（3）你认为这两种炉具各有什么优缺点？参考答案：12（1）04m3（2）89106J（3）略13（电学与热学综合）某宿舍走廊的路灯，原来用一盏“220V 40W”的白炽

17、灯，每晚亮10小时。同学们发现灯泡容易损坏，需要经常更换。后来，学校电工用两盏“220V 40W”的灯泡串联后代替原路灯。结果，灯泡使用寿命明显延长。（1）改装前，一盏路灯每晚需要消耗多少电能？（2）改装后两灯的总功率是多少？两盏灯的亮度比改装前要亮还是暗，比原来省电还是费电？参考答案：13（1）W=Pt=004 kW10 h=04kWh 或W=Pt=40W103600s=144106J （2）R =U2/P =（220V）2/40W =1210 R总=1210+1210=2420 P总=U2/R总=（220V）2/2420=20W 比改装前要暗，省电 14（电学综合）某科学兴趣小组的同学在实

18、验室发现一个有趣的元件（如图4甲所示）：透明玻璃壳内有一个标有“6V 3W”字样的小灯泡L（阻值不变）和一个由一种特殊金属丝制成的导线R0，A、B、C是其外露的三个接线柱。为进一步了解导体R0的某些特征，他们使用了如图4乙所示电源电压恒为6V的实验装置，把导线M、N分别与A，C接线柱相连，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，测得了一组电流表和电压表的读数，并绘制成图4丙所示曲线。（1）小灯泡L的电阻值为_欧姆，当它正常工作时，通过的电流是_安培；（2）小明同学在原来连线的基础上，再用导线连接A、B两个接线柱，闭合开关S，把滑片P移到a端，此时电流表的示数是多少安培？（3）若把导线M、N分别接到

19、A、B接线柱上，闭合开关S，把滑片P移到a端，则小灯泡消耗的电功率为多少？参考答案：14：（1）12，05；（2）R0和L并联，U 0UL6V，（3）R0和L串联。在图4丙中作式的图象，与原图线相交得到15（电学与热学综合）在一次课外活动中，小悦同学对家用电磁炉进行了相关的观察和研究，并记录了电磁炉及她家电能表的有关数据，如下表：观察对象有关记录研究活动电磁炉的铭牌U额=220V P额=1kW用电磁炉加热一壶水；（水的质量m=2kg，初温t=30）关闭家里其它用电器，只将该电磁炉接入电路烧水，观察电能表，表盘在5min内转了150r，此时用温度计测得水的温度为50。电能表的铭牌220V 10（40）A50Hz 2000r/kWh已知水的比热容为，吸热公式为，请你根据小悦同学在活动中获得的有关资料，求解在这段时间内：（1）水所吸收的热量；（2）电磁炉的实际功率；（3）电磁炉烧水的效率。参考答案：15解：（1）（J）（2）解法一： （h）得：（KW）解法二：（3）（J）16（电学综合）如图13所示，小灯泡L标有“6V15W”字样，R2为阻值未知的定值电阻器，电源电压为12V保持不变。（1）若开关S1闭合，S2断开，滑动变阻器R1的滑片在它的中点时，小灯泡恰能正常发光求：滑动变阻