(完整word版)人教版九年级的物理电功率电热计算题.docx
物理学科培训师辅导讲义
讲义编号
学员编号年级九年级课时数2学员姓名辅导科目物理学科培训师
学科组长签字教务长签字
课题电功、电功率、焦耳定律复习备课时间： 2013-11-17授课时间： 2013-11-24
知道电流的热效应
教学目标
通过实验探索电流的热效应跟电流、电阻、通电时间的关系
初步运用电学相关公式解决串并联电路中简单的实际问题重点、难点
理解焦耳定律的内容、公式、单位及其应用
掌握功率的单位及计算公式：P＝W
，并能利用公式进行计算
考点及考试要求t
理解焦耳定律的内容，公式并进行相关计算
教学内容
1.电功和电功率
（1）定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流
的功。
（2）实质：能量的转化与守恒定律在电路中的体现。
电能通过电流做功转化为其他形式能。
上一章里学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为 U AB，则电场力做功 W=qU AB。
对于一段导体而言，两端电势差为 U，把电荷 q从一端搬至另一端，电场力的功 W=qU ，在导体中形成电流，且 q=It ，（在时间间隔 t内搬运的电量为 q，则通过导体截面电量为 q，
I=q/t ），所以 W=qU=ItU 。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。
（ 3）表达式： W=IUt （适用于所有电路）
说明：①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流和通电时间成正比。
②适用条件： I 、U不随时间变化——恒定电流。
（4）单位：电流单位用安培（ A），电压单位用伏（ V ），时间单位用秒（ s），则电功
的单位是焦耳（ J）。
1KW.h=3.6x10^6 J
（ 5）电功率
物理意义：一段电路上功率，跟这段电路两端电压和电路中电流成正比。此公式适用于
所有点路。
②单位：功的单位用焦耳（ J），时间单位用秒（s），功率单位为瓦特（ W ）。1W=1J/s
这里应强调说明：推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质，电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。所以在这里瞬时功率和平均功率相等。额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。
一般说来，用电器电压不能超过额定电压，但电压低于额定电压时，用电器功率不是额
定功率，而是实际功率。实际功率 P=IU ，U 、I 分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。再者，这里 W=IUt 是电场力做功 ,是消耗的总电能，也是电能所转化的其他形式能量的总和。
电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能。这就是电流的热效应，那么如果想求出转化的内能得多少，学习焦耳定律就可以求出了。英国物理学家焦耳，经过长期实验研究后提出焦耳定律。 2.焦耳定律
（ 1）纯电阻和非纯电阻电路
纯电阻电路： W=Q 如白炽灯、电炉 非纯电阻电路： W=Q+W 其他 如电动机、电解槽
（ 2）焦耳定律表达式： Q=I 2
Rt （适用于所有电路）
（ 3）简单介绍产生焦耳热的原因：
金属中自由电子在电场力作用下定向移动，由于电场做功，电子动能增加，但不断地与晶格（原子核点阵）碰撞，不断把能量传给晶格，使晶格中各粒子在平衡位置附近的热运动加剧，从而温度高。 3．热功率
（ 1）定义：点位时间内的发热量
（ 2）表达式： P=Q/t= I 2R （电功 Q= I 2
Rt 对所有电路中电阻的生热都适用，所以热功率
也适用于所有电路）
4．应用
（ 1）在纯电阻电路中的应用
注意：欧姆定律 U=IR 只适用于纯电阻电路
（ 2）在非纯电阻电路中的应用
W=Q+ W 其他 P=P 电+P 其他
(3) 非纯电阻电路中的电功和电功率（以含电动机电路为例）
非纯电阻电路中，电能与其他形式能转化的关系非常关键。以电动机为例，电动机电路
如图所示，电动机两端电压为 U ，通过电动机电流为 I ，电动机线圈电阻为 R ，则电流做
功或电动机消耗的总电能为 W=IUt ，电动机线圈电阻生热 Q=I 2
R 0t ，电动机还对外做功，把电能转化为机械能， W'=W —Q=IUt-I 2
R 0t ，W'是电动机输出的机械能。
这是一个非纯电阻电路，可满足U=IR 0，且 W' ＞0，则有 U＞ IR0。
一类：电热器
1．下面的图表是从某台电热饮水机的说明书上收集到的信息。经分析得知，电热饮水机有加热和保温两种工作状态，当 S 闭合、 S0断开时，饮水机处于保温状态，当 S、S0同时闭合时，饮水机处于加热状态，求：
（1）电热饮水机在保温状态下正常工作时的电流。（计算结果保留两位小数）
（2）电热饮水机保温2h 产生的热量？
（3）电阻 R1的阻值。热水箱容量 2 L
额定电压220 V
加热时的功率400 W
保温时的功率40 W
二类：含有电动机（非纯电阻电路）
1．电吹风是现代家庭的常用电器。如图甲所示是电吹风的电路原理图，R 是电热丝， M 是带动风扇转动的电动机，某电吹风的主要技术参数如图乙所示。
（1）当只闭合 S1时，电吹风正常工作1min 消耗的电能是多少焦？
（2）当同时闭合 S1、 S2时，电吹风正常工作。通过R 的电流为多大？
（3）当电吹风正常工作并且吹热风时，1min 内电流通过 R 产生的热量是多少？
2．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为机械能，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 50A。问：
（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=I 2Rt（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 Ω，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？
3
三类：物质吸热
（一） 1．微波炉是一种清洁卫生无污染，效率较高的家用电器．某微波炉的铭牌如下表所示．将体积为 275mL、初温是 20℃的水放入该微波炉中用最大功率加热 1min，取出后测得水温是 40℃．若水的比热容为 4.2×103J/(kg·℃ )．求：
（1）微波炉加热时，电路中的电流是多少？（2）加热过程中消耗的电能是多少？（3）加热过程中，水吸收的热量是多少？
防触电保护类型 1
额定容积 20L
类
型号 NN —S313WF电源频率50Hz 额定电压 220V 质量 12kg 最大功
率 1100W
（二） 1．太阳能热水器是利用太阳能来加热水的一种装置，小新同学家有一台太阳能热水
器安装在离地面 10m 高的屋顶上，现需要初温为 10℃的 100kg 的水，加热到 60℃，则（1）把这些水从地面输送到屋顶的热水器中，需要对水做多少功？
（2）这些水要从太阳那里吸收多少热量？
（3）下雨时，改用热水器中的电辅助设备加热（加热功率1500w），若不计热损失，加热这些水需要多少时间？ [g=10N/kg C 水=4.2×103J/kg·℃ ]
（三）
1．李佳同学家里的电热饮水机有加热加保温两种状态，这两种状态轮流工作，完全由温控开关 S0自动控制：当胆内水的温度被加热到 90℃时，加热状态就停止而进入保温状态；
当胆内水的温度降到 60℃时，加热状态就启动。如图是该饮水机的电路原理图。
李佳同学通过观察还发现：当胆内装有 1kg 水时，饮水机的加热状态每次只启动 5min 就停止。问：
（1）温控开关 S0 在何种状态（断开或闭合）时，饮水机处在保温状态？这时饮水机的电功率是多少？
（2）在加热状态中，饮水机把电能转化为水的内能的效率是多少？[ 已知水的比热容为
4.2 ×103J/（ kg·℃） ]
后作
1、（一：器）如所示的，内部有两条阻，每条阻的阻都 110Ω（阻的阻恒定不）。的定功率从大到小有高、中、低三，定是 220V。把接在 220V 的源上，求：
（1）把的定功率打到中档，内部是一条阻接入路，通它的流多
大？
（2）把的定功率打到低，内部是两条阻串接入路，的
功率多大？
（3）在中档和低档相同生的之比是多少？
（三：物吸）（一）
2、一天，厂家正在一种新型水做宣。只宣广告上写道“HR 型水效
率高、省、省，功率 700W，开一水需 5min??是代家庭必不可少的能水器具”。路的小了一个的水，身上有“ 2.5L ”字。回家后灌水通上，果然 5min 多点就把一水开了！
己知水的密度是 1.0×103kg/m3，水的比容是 4.2×103J/(kg·℃ )，算并回答：
（2）水从 20℃到开，需要吸收多少量？
（3）通算明广告是否可信。
（4）你不法厂商最可能从水的哪指上做虚假宣？什么？
3．如所示是小明家的水及牌，他用水将 1.5 kg 的水从20℃加到100℃。
（1）水吸收的热量是多少？[c 水=4.2×103 J/(kg·℃ )]
（2）若电热水壶正常工作，且产生的热量全部被水吸收，需要加热多长时间？
（3）若电热水壶实际加热时间大于上述计算的加热时间，可能的原因有哪些？（写出两种）
（二）2．森林是一巨大的天然“氧吧”，因为绿色植物在光合作用下可以放出大量的氧气．小明同学为测量地球表面植物吸收太阳能的本领，做了如下实验：用一脸盆装6kg 的水 [ 水的比热容是 4.2×103J/(kg·℃ )] ，水面的表面积为 0.1m2，经太阳垂直照射 15min，温度升高了1℃．请计算：
（1）实验时 6kg 的水吸收了多少热量？
（2）若地表植物接收太阳能的能力与水相等，每平方米绿色植物每秒接收的太阳能为多少焦耳？
（3）100m3绿地每秒可以放出多少升的氧气？（设绿色植物在光合作用下每吸收103J 的太阳能可以放出0.05L 的氧气）
3．太阳能是一种理想的绿色能源。李刚家最近安装了一台太阳能、电能两用热水器，如图所示。请回答下列问题：
（1）设水箱可装水 80kg，在一般的光照条件下，一满箱20℃的水到傍晚时，水温可达到 55℃，则水吸收的热量是多少？相当于多少立方米的煤气完全燃烧放出的热
量？ [c 水 =4.2× 103 J/(kg·℃ )；煤气的热值约 4×107J/m3]
（2）在阴雨连绵的天气里，水箱中的水需要用电加热器来加热。若该电加热器规格为“ 220V 1.8kW”，要使满箱水同样从 20℃升高到 55℃，电加热器至少需要正常工
作多少时间？
（三）
3．小星家的太阳能热水器，水箱容积是200 L。小星进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”
显示水箱中的水温为45℃。请你求解下列问题：
（1）水箱中水的质量；水吸收的热量。[c 水 =4.2 ×103 J/（ kg·℃） ]
（2）如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为40%，求至少需要燃烧多少煤气。（煤气的热值 q=4。2×107J/kg）