山西省2024九年级物理全册第十八章电功率18.4焦耳定律2焦耳定律的相关计算课件新版新人教版

第十八章电功率第4节焦耳定律第2课时焦耳定律的相关计算【思维模型】返回目录1. [原创题]一台电热饮水机的内部简化电路如图所示，饮水机有加热和保温两种工作状态，

R1和R2均为电热丝，

R1＝44Ω，R2＝396Ω，可在电流通过时产生热量，且阻值保持不变。(1)当闭合开关S1和S2时，饮水机电路连接情况为_______________，此时电路中的电阻为________Ω，电路中的电流为________A，整个电路的电功率为________W，饮水机处于 ________(填“加热”或“保温”)状态。只有R1连入电路返回目录4451100加热(2)当只闭合开关S1时，饮水机电路连接情况为____________，此时电路中的电阻为________Ω，电路中的电流为________A，整个电路的电功率为________W，饮水机处于________(填“加热”或“保温”)状态。R1、R2串联返回目录4400.5110保温2．[2023·山西中考]如图所示的是某多功能电饭锅，具有加热和保温两挡功能(S1为总开关，S2为温控开关)，其内部有两个加热电阻丝R1和R2(R1的电阻是198Ω，R2的电阻是44Ω)。某次用该电饭锅将2kg初温为20℃的米和水加热到100℃，然后自动转入保温状态。下表是电饭锅铭牌上的部分参数，求：[米和水混合物的比热容为4.0×103J/(kg·℃)]返回目录容量/kg3.0额定电压/V220加热功率/W1100保温功率/W200(1)加热过程中，米和水吸收的热量。(2)正常加热时，通过电路的电流。解：(1)加热过程中，米和水吸收的热量Q吸＝cm(t－t0)＝4.0×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃－20℃)＝6.4×105J；返回目录由P＝UI得，正常加热时，通过电路的电流I＝

＝5A；(3)请你在实线框内画出电饭锅的电路图，并结合所画的电路图说明开关是何种状态时电饭锅处于加热状态。由题意知，S1是总开关，同时控制两个电阻，S2是温控开关，闭合时，电饭锅处于加热状态，据P＝

知，此时电路中的电阻较小，所以此时只有R2工作，断开时，处于保温状态，电路中的电阻较大，两个电阻同时工作。作图如图所示：由图示知，当开关S1、S2都闭合时，电路中只有R2工作，电饭锅处于加热状态。(解题过程仅供参考)返回目录3．[2023·山西百校联考四]小阳家的电热水壶内部有两根电热丝，可实现加热、保温两挡自动切换，由于电热水壶内部一根电热丝烧断，只有加热挡能正常工作。如表是电热水壶铭牌上的部分参数。小阳对该电热水壶进行观察，发现电热水壶正常加热5min可将满壶20℃的水加热至沸腾(标准大气压下)。求：[c水＝4.2×103J/(kg·℃)](1)请根据以上信息，在实线框内画出电热水壶内部的电路图。额定电压220V额定功率加热挡2kW保温挡200W满壶水的质量1.5kg解：如图所示。返回目录(2)电热水壶的加热效率。由P＝

得，电热水壶加热5min消耗的电能W＝P加t＝2000W×5×60s＝6×105J，壶内水吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×1.5kg×(100℃－20℃)＝5.04×105J，电热水壶的加热效率η＝

＝0.84＝84%。返回目录(3)加热挡工作时，电热丝的阻值。额定电压220V额定功率加热挡2kW保温挡200W满壶水的质量1.5kg由P＝

得，电热丝的阻值R加＝

＝24.2Ω。返回目录4.[原创题]一款“充电式”暖手宝加热部分的简化电路如图所示，该充电式暖手宝可以通过S1、S2两个开关的断开与闭合实现低温、高温两个挡位的变化。电源电压为12V，R1和R2均为

电热丝，

且R1＝12Ω，R2＝6Ω。(1)当只闭合开关S1时，暖手宝电路连接情况

为__________________，此时电路中的电阻为________Ω，电路中的电流为________A，整个电路的电功率为________W，暖手宝处于________(填“低温”或“高温”)挡。只有R1连入电路返回目录12112低温(2)当闭合开关S1和S2时，暖手宝电路连接情况为____________，此时电路的总电流为________A，整个电路的电功率为________W，暖手宝处于________(填“低温”或“高温”)挡。R1、R2并联返回目录336高温5．多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化的功能，深受用户好评。如图所示的是某养生壶的简化电路，相关数据如下表所示。(1)说明当养生壶功率为550W时开关S1、S2所处状态。解：(1)当S1闭合、S2置于A点时，R2被短路，R1单独接入电路中，此时养生壶为中温挡，功率为550W。电源电压/V220低温功率/W275中温功率/W550高温功率/W1100容积/L1返回目录(2)试计算R1的阻值。电源电压/V220低温功率/W275中温功率/W550高温功率/W1100容积/L1当S1闭合、S2置于A点时，养生壶处于中温挡，R1的功率P1等于中温功率，即P1＝P中＝550W，由P＝得R1＝

返回目录(3)试计算R2的阻值。当开关S1闭合、S2接B时，电阻R1、R2并联，电路中的总电阻最小，电路的总功率最大，此时养生壶为高温挡。根据P高＝P1＋P2可得P2＝P高－P1＝1100W－550W＝550W。由P＝可得R2的阻值R2＝

＝88Ω。返回目录6．[2023·山西百校联考三]创新小组对如图甲所示的电煮锅的相关问题进行了研究，他们通过说明书了解到，电煮锅内有两根阻值相同的电热丝R1、R2，并且可以通过控制开关实现高、低两挡加热，他们将电煮锅单独接入家庭电路中，观察到电煮锅将1.5kg食物从20℃加热到100℃时，如图乙所示的电能表转盘转了500r。则：[食物的比热容取4.0×103J/(kg·℃)](1)食物吸收的

热量是多少？解：(1)食物吸收的热量Q吸＝cmΔt＝4.0×103J/(kg·℃)×1.5kg×(100℃－20℃)＝4.8×105J。返回目录(2)电煮锅的加热效率是多少？3000r/(kW·h)表示电路中每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转3000r，则转盘转了500r电煮锅消耗的电能W＝

kW·h＝6×105J，电煮锅的加热效率η＝

×100%＝

×100%＝80%。返回目录(3)同学们认为该电煮锅虽有两个挡位，但不能连续调温，他们添加了合适的器材，利用电热丝R1重新设计了可连续调温的电路图，请在实线框内画出该电路图。如图所示。返回目录7．[2021·山西中考]小伟家的电热饮水机通过旋钮开关可以实现加热和保温两个挡位的切换。小伟查阅资料得到饮水机的部分信息，如下表所示。饮水机正常加热7min，可将质量为1kg的水从20℃加热到沸腾(标准大气压)，然后转入保温状态。请你结合小伟的调查研究，回答下列问题：额定电压U/V220加热功率P1/W1000保温功率P2/W100电阻R1/Ω435.6电阻R2/Ω48.4返回目录(1)在图中虚线框内画出导线、电阻R1和电阻R2三个元件的符号，将饮水机的电路图连接完整。(旋钮开关位于a、a点，表示a与a接通)解：饮水机只有加热和保温两个挡位，由P＝UI＝得R加＝

＝48.4Ω＝R2，R保＝

＝484Ω＝R1＋R2。如图所示。上图：aa为断开；bb为加热；cc为保温。下图：aa为断开，bb为保温，cc为加热。返回目录(2)加热过程中，饮水机的加热效率。

[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]水吸收的热量Q吸＝cmΔT＝4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃－20℃)＝3.36×105J，饮水机正常加热7min，消耗的电能W＝P1t＝1000W×7×60s＝4.2×105J，饮水机的加热效率η＝

×100%＝

×100%＝80%。返回目录8．[2022·山西中考]善于动手动脑的小明研究了汽车座椅加热原理后，计划自制具有加热和保温两挡功能且方便携带的加热坐垫送给爷爷。他在网上购买了电压为5V的电源，两个阻值为2.5Ω的加热电阻片，若干导线和开关。(1)请你帮助小明设计电路，并画在实线框内。解：方法一：(1)如图1所示。方法二：如图2所示。返回目录(2)求自制加热坐垫的加热和保温功率。返回目录由P＝UI＝

可知，当S1闭合，S2断开时，R1、R2串联，电路电阻最大，电功率最小，为保温挡；当S1、S2都闭合时，电路为R1的简单电路，此时电路电阻最小，电功率最大