1、电能专题训练同步知识梳理知识点1：常用的电热器1、电流的热效应电流的热效应：电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。从能量的转化看，电流通过导体发热的过程实质上是电能转化为内能的过程。电热器：用来加热的设备。主要元件是发热体，由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘体上制成。保险丝：用来保护电路的装置。主要元件是电阻率大熔点低的金属丝。2、电流的热效应的利与弊利（优点）：无污染、热效率高、方便控制和调节温度弊（缺点）：在家庭电路中，由于长期的电流热效应，导线外的绝缘层会加速老化，甚至会烧毁。同时，由于电流的热效应，会影响家电的使用性能和寿命。防止措施：加装散热系统（如散热电
2、扇）或为了更好散热而特别设计的结构（散热窗）。知识点2：电热的计算（一）探究电热与哪些因素有关1、提出问题：电流通过导体产生的热量与哪些因素有关呢？2、作出猜想：可结合生活经验，猜测：电流通过导体产生的热量与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关。3、设计实验：注意控制变量法的使用（1）控制t、I相同，研究热效应与电阻的关系（2）控制t、R相同，研究热效应与电流的关系（3）控制I、R相同，研究热效应与时间的关系4、进行实验：略5、获得结论：当电流和通电时间相等时，电阻越大，电流产生的热量越多；当电阻和通电时间相等时，电流越大，电流产生的热量就越多；当电流和电阻相等时，通电的时间越长，电流产生
3、的热量就越多。（二）焦耳定律电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。（它最先是由英国科学家焦耳发现的）QI2Rt（三）电热计算的方法若电流所做的功全部转化为电热器的内能，即为纯电阻电路，则：WQ 所以，QWUItI2Rt= U2t/R也可用：QWPt若电流所做的功只有一部分转化为热能，即为非纯电阻电路，则只可用焦耳定律QI2Rt来计算电热，用WUIt来计算电功。知识点3：常识水的比热容是4.2103J/(kg)家庭电路的电压为220V多数题不计电生热时的能量损失同步题型分析题型一：铭牌例1：如图是家庭、宾馆常用的电热水壶铭牌（1）该电热水壶正常工作时的
4、电阻为 欧。（2）该电热水壶正常工作时、烧开一壶水需要5分钟，其消耗的电能是多少？（3）在用电高峰期使用，如果电压只有200伏，这时电热水壶的实际功率有多大？（不考虑电阻的变化）变式1：电热水壶由于使用方便、高效，已成为家庭常用的电器之一。下面是某电热水壶的铭牌。要将lL 20的水烧开（在标准大气压下），此电热水壶需正常工作3min 20s的时间。则：（1）水吸收的热量是多少？（2）电热水壶消耗多少电能？（3）电热水壶的热效率是多少？变式2：前些日子，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
5、上，拨开开关，5min后水烧开，水壶自动断电。已知水的初温为20。(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?题型二：多档位例2：小理对家里的电磁炉进行研究,电磁炉的功率调节范围是120W2200W,(1)小理用电磁炉将质量为2kg的水从20加热到100，消耗了0.22kwh的电能。水吸收的热量是多少?这时电磁炉的效率是多少?(2)小理用电磁炉煮粥。先用大火将水开,后用小火煮。这段时间电功率随时间变化如图所示问第8分钟通过电磁炉的电流是多少?变式1：教室里的电热饮水机，有加热和保
6、温两种工作状态，饮水机热水箱内水温达到92时开关S1自动断开，处于保温状态；当水温降至一定温度t时，S1又闭合重新加热饮水机的铭牌数据与电路原理图如下：热水箱水量额定电压加热时功率保温时功率2kg220V440W40W（1）求电阻R1的阻值；（2）求正常加热时通过饮水机的电流；（3）在无人取水情况下，饮水机每隔10min钟重新加热一次，而每次加热时间为5min加热一次消耗的电能是多少？重新加热前的水温t0是多少？（4）放学后，生活委员将饮水机电源断开，按每天断电12h计，一台饮水机每月节约用电多少度？（简便计算，不考虑加水降温）变式2：如图所示是一条电热毯电路的示意图，R0是发热电阻丝，R是串
7、联在电路中的分压电阻，S是温控开关。电热毯铭牌上标有“220V40W”字样。（不考虑温度对电阻值的影响）（1）求发热电阻丝R0的阻值。（2）当电热毯处于低温档时，开关S应处于什么状态？为什么？（3）已知当电热毯处于低温档时，电路中的电流为0.1A，求在1min内发热电阻丝R0产生的热量。变式3：冬天，王同学使用电热毯时发现电热毯有高温挡和低温挡，于是他设计了电热毯的模拟电路图甲和乙（电热丝相当于电热毯内部发热电阻）。（1）图甲中有定值电阻R1（置于电热毯外部），电热丝R2，请说明要使电热毯处于低温挡时，开关S1、S2应处于什么状态？并写出低温挡时电热毯发热电功率的表达式。（2）图乙中有两根电热
8、丝R2、R3，请说明要使电热毯处于高温挡时，开关S1、S2应处于什么状态？并写出高温挡时电热毯发热电功率的表达式。 题型三：电路图例3：如图所示电路，电源电压不变，R1=40，R2=60，通过R1的电流I1=0.3A，求：（1）电路的总电阻（2）电源电压（3）R2消耗的电功率（4）通电1min，电阻R1上产生的热量变式1：某单电阻电路，电源电压稳定在60V不变，当该电阻的阻值增加3时，电流变为原来的五分之四，则电功率变为多少？变式2：如图所示电路中,设电源电压不变。当开关S闭合,甲、乙两表是电压表时,示数之比U甲:U乙=3:2;当开关S断开,甲、乙两表都是电流表时,则两表的示数之比I甲:I乙=
9、 ，两电阻消耗的功率之比为 。变式3：已知电源电压为60V，R1阻值为8，开关S闭合时，电压表示数V1：V2=2:3，若R2:R3=5:6，则开关S打开时R2的功率为多少？变式4：如图电路,电源电压为6V且保持不变,R1=R3=6。请你分析：（1）当开关S1、S2都断开时，电流表和电压表的读数是多少?（2）当开关S1、S2都闭合时,电流表的示数和干路电流之比为3:5,求电阻R2和R3的电功率之比为多少?变式5：如图所示，2R1=R2，V1:V2=1:2，R1的电功率为20W。（1） 求此时电阻R的电功率。（2） 若将两个电压表均换成电流表，求两电流表的比值。（3） 在（2）的条件下将滑片从b端
10、移到中心，求此时电阻R的电功率。变式6：如图所示，R1、R2、R3三个电阻串联，两电压表示数相等。（1） 都换成电流表以后两电表示数之比为多少？（2） 在（1）的条件下，若R1=6且电路总电阻为2，电源由四节干电池组成，则R2的电功率为多少？题型四：电动机（口算题）某同学对录音机中的小电动机用如图电路进行实验研究。闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为0.40 V时，电流表的示数为0.20 A，此时电动机未转动。当电压表的示数为2.0 V时，电流表的示数为0.30 A，此时电动机匀速转动，求： （1）电动机线圈的电阻。（2）电动机转动时消耗的电功率。（3）电动机转动时产生的机械功率。
11、（口算题）如图，电动机M的线圈电阻为0.5，当S断开时，电流表读数1A；当S闭合时，电流表读数3A。问：（1）电阻R为多大？（2）电动机的机械功率为多大？（3）电动机工作2分钟，电动机线圈产生了多少热量？例4：如图是一电动机通过动滑轮提升重物的装置示意图。电动机将质量为m的重物匀速提升的高度为h，在提升过程中，电路中的电流为I，动滑轮的机械效率为。假设电源电压U保持不变，电动机线圈电阻为R，不考虑电动机各处摩擦。求：（请用题干所给的字母表示，下同）（1）电动机所施加的拉力F做的功；（2）电动机所施加的拉力F；（3）试从能量转化和守恒的角度，求电动机提升重物所用的时间。变式1：我们在一些场馆和楼
12、房建设工地上，常见一种“塔吊”的起重设备，其主要组成为电动机和机械两部分，如图所示假设某“塔吊”配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V，额定功率38kW，线圈电阻0.5。在一次起吊中，该“塔吊”电动机正常工作50s，把质量为3t的重物吊起44m（g取10N/kg）。求：（1）电动机吊起重物的过程中消耗的电能。（2）电动机正常工作过程中线圈产生的热量。（3）该次起吊过程中“塔吊”机械部分的机械效率。变式2：如图所示是打捞水下重物的实验模型示意图。直流电动 机固定于岸上某处，通过滑轮组打捞水下一个均匀圆柱体重物。在整个打捞过程中，重物以 0.15 米/秒的速度匀 速上升。已知重物质量 m=700
13、 克，其密度是水的 3.5 倍； 动滑轮的质量 m0=100 克；电动机的输入电压 U=3V，效 率 =80%。忽略水的阻力、绳重和滑轮的摩擦。试问： 电动机（1） 重物在水下运动时，电动机的牵引力多大？（2） 重物在水下运动时，直流电动机的输入电流多大？ （3） 电动机线圈电阻为多少？ 变式3：用一台直流电动机提升质量为200kg的重物,读得并联在电动机两端电压表读数为220V,串联在电动机电路中的电流表读数为5A,若此电动机在8s内能将重物提升4m,求此电动机的电阻和效率。(g=10N/kg,不计摩擦损失的能量)例5：在杭州的大街小巷，总是能看到标有“微公交”字样的绿白相间的电动汽车，驱动
14、能量来源于车载可充电蓄电池或其他能量储存装置。如图电动车内部蓄电池上标有“24V 300Ah”字样，电动机的铭牌上标有“24V 20A”，若电动机线圈的电阻是0.2，忽略一切摩擦，求：（1）若太阳能的36%转化成电能，要把该车蓄电池充满需转化多少太阳能？（2）该车电动机正常工作25min，将消耗多少电能？（3）电动机正常工作时线圈的发热功率和电动机的机械功率。变式1：科技改变生活，据5月9日央视新闻直播间报道，近日一法国设计师设计出“太阳能树”，它的外形与普通盆栽很像，但“长”出来的是数块太阳能板叶子，可根据太阳的方向调整每块太阳能板的位置，从而确保最大限度地吸收太阳能，最后将能量储存在太阳能
15、树底座内置的蓄电池内，底座上还拥有一个USB输出口，可以为手机充电，且其输出电压可根据实际需要进行调节。根据以上叙述请分析以下问题：(1)若此太阳能树的内置蓄电池的最大容量为4500mAh，输入电压为6V.当将此太阳能树一次充电，再为某一手机充电，该手机的电池充电时输入功率是1.5W，充电时间为2h.如果不考虑手机充电时能量损耗，则每次都将该手机完全放电后再开始充电，请计算可为此手机最多充几次电?(2)太阳能电池有很多优点,如使用寿命长,保养费用极低;但缺点是效率低,理论上最高效率只有25%,制造太阳能电池所需的单晶硅价格昂贵。如果某一个家庭耗电1200kWh,如果家用电器全部改用太阳能电池供
16、电,假定太阳辐射能为800W/m2，按1年200天，每天6h光照计算，同时配有高效蓄电池。估计要在屋顶安装的太阳能电池板面积至少是多少?题型五：实际功率例6：一只标有“220V 100W”的灯泡（灯丝电阻不变）与一电阻串联后，接在 220V 电源上，电阻消耗的功率为9W，则此时灯泡消耗的功率( )A大于 91W B等于 91WC小于 91W D以上答案都不对变式1：由电压为220V的电源向远处某工地的一盏标着“PZ220V100W”的电灯供电,由于距离较远,导线的电阻不能忽略,灯泡消耗的实际电功率为96W。则导线消耗的电功率( )A. 小于4W B. 等于4W C. 大于4W D. 为0变式2
17、：如图所示，电源的输出电压恒定不变，现将一个灯泡L接在离电源很近的AB两点时，灯泡L（电阻不变）消耗的功率为100W，若将灯泡L接在离电源较远的CD两点时，灯泡L消耗的功率为81W。则输电导线AC、BD上消耗的功率为( )A10W B19W C9W D15W轻松一刻 1.如图所示,甲灯为“6V 6W”,乙灯为“6V 4W”,用一个输出电压恒为12伏的电源对灯供电,要使这两个灯能同时正常发光,则应选择哪个电路( )A. B. C. D.2.如下图所示，A、B两灯泡额定电压都为110V，额定功率PA100W，PB=40W，接在电压恒为220V电路上，欲使两灯均正常发光，且整个电路消耗的电功率最小，
18、则下面四种电路连接方式中满足要求的是( )3.有两只灯泡，分别标有“220V 15W”和“220V 100W”的字样。如果将它们串联接在电压为380V的电路中，则( )A. 两只灯泡均被烧坏 B. 两只灯泡均完好C.15W的灯泡烧坏，100W的灯泡完好 D.100W的灯泡烧坏，15W的灯泡完好4.在如图所示的电路中，电源电压保持不变闭合开关S，电路正常工作过了一会儿，一个电表的示数变大，另一个电表的示数变小，则下列判断中正确的是( )A电阻R一定断路 B电阻R一定短路C灯L的亮度可能不变 D灯L可能变亮5.如图所示,把两个相同的电灯,分别接成甲、乙两种电路,甲电路总电压为8伏,乙电路总电压为1
19、6伏,调节变阻器使两灯都正常发光。此时,两电路消耗的总功率分别为P甲、P乙,则下列关系中正确的是( )A.P甲P乙B.P甲P乙C.P甲=P乙D.无法确定6.如图所示的四个电路中,电源电压U相同,R1R2，电路消耗的总功率由大到小的顺序是 。7.灯泡接入如图甲所示的电路中，如图乙是通过小灯泡的电流随它两端电压变化的图象只闭合开关S时，小灯泡的实际功率为0.4W；再闭合开关S1后，电流表的示数变化了0.2A，则R= ，此时电路消耗的总功率为 W。不定项拔高1.家用电饭煲中的电热部分是在电路中串联一个PTC元件（以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器），其电阻率随温度变化的规律如图所示。由于这种特性，它具有
20、温控功能，能使电饭煲自动地处于煮饭和保温状态。对于PTC元件的作用，以下说法中正确的是( )A. 通电后功率先增大，后减小 B. 通电后功率先减小，后增大C. 当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在T1不变D. 当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在T1T2之间的某一值不变2.一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端电压U变化的关系图象如图1所示，将它与两个标准电阻R1、R2组成如图2所示电路，当电键S接通位置1时，三个用电器消耗的电功率均为P将电键S切换到位置2后，电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别是PD、P1、P2，下列关系中正确的是( )A. P1P B. P1P2C. P14PD D. PD+P1+P23P3.在如图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合电键S,当滑片P置于滑动变阻器的中点时,电压表的示数为4伏;当滑片置于滑动变阻器的b端时,电压表的示数变化了2伏,此后15秒内定值电阻R1产生的热量为60焦。下列结果正确的是( )A. 电源电压为10伏B.R1的阻值为18欧C.R1先后两次消耗的电功率之比4:3D. 滑动变阻器R的最大阻值为9欧
