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电与热
1．（2011四川铜仁，13）小明在使用电炉时发现，电炉丝热得发红而导线却不怎么热，这是为什么？请你说明其中的道理。
答案：这是因为电炉丝跟导线串联连接在一起，看似都为金属导线，但电炉丝的电阻值要比导线大成千上万倍。当它们串联时，电流（I）和通电时间（t）都是相等的，根据焦耳定律Q=I2Rt就可以看出电炉丝的发热是导线的成千上万倍。所以，电炉丝热得发红而导线却不怎么热。
2．(2011年河北省，25)小明利用如图11所示的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。甲、乙两瓶中装有质量与初温相同的煤油，甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍镉合金丝的小。 （1）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，小明选用煤油而不用水做实验，主要是由于 。 （2）实验中，乙瓶中的温度计示数升高的快，由此得出的实验结论是 。 (3)若乙瓶中的温度计示数变化了10℃，镍镉合金丝消耗了3.5×10kW·h的电能，烧瓶中煤油的质量是 kg。（已知C煤油=2.1×103J／(kg·℃)，不计热损失）
-3
答案：（1）水的比热容大于煤油的比热容
（2）在电流及通电时间相同时，导体的电阻越大产生的热量越多 （3）0.6
1．（2011浙江杭州，5）在计算电动机工作时所消耗的电功率时，小杰和小施产生了不同意见。小杰利用公式P=IU计算电动机所消耗的电功率，小施利用P=I2R来计算电动机所消耗的电功率。（已知：电动机线圈电阻为R，电动机工作时两端的电压为U，通过电动机的电流强度为I）
（1）请你判断这两位同学计算电动机所消耗的电功率的方法是否正确，并说明理由。 （2）求这台电动机在时间t内，电动机线圈产生的热量。 （3）求电动机在时间t内所做的机械功。
答案：（1）小杰正确，小施不正确。因为P=IR是线圈的发热功率，而电动机正常工作时电能没有全部转化为内能，所以利用P=I2R来计算电动机所消耗的电功率是不正确的。
（2）Q=IRt
（3）W机=W电―Q=UIt―I2Rt
2．（2011安徽芜湖，17）使用电热水壶烧水，具有便捷、环保等优点。如图是某电热水壶的铭牌，假设电热水壶的电阻保持不变，已知水的比热容为c水=4.2×103J/(kg·℃)。
（1）电热水壶的额定电流和电阻分别是多少？
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2
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（2）1标准大气压，将一壶质量为0.5kg、温度为20℃的水烧开，需要吸收多少热量？ （3）在额定电压下，要放出这些热量，该电热水壶理论上需要工作多长时间？ （4）使用时发现：烧开这壶水实际加热时间大于计算出的理论值，请分析原因。
答案：（1）额定电流I额?2P额U额?440W220V?2A
电阻R?U额P额?(220V)440W2?110?
（2）Q?c水m水(t2?t1)?4.2?10?0.5?(100?20)J=1.68?10J （3）t?WP额?QP额?1.68?10J440W535?381.82s （4）电流做功产生的热量没有全部被水吸收。 3．（2011山东临沂，II卷10）下表是一种家庭厨房用电热水器的铭牌，该电热水器具有加热速度快的特点。
（1）5kg初温是20℃的水被加热到60℃所吸收的热量是多少？ （2）该电热水器正常工作时通过的电流是多少？（结果保留一位小数） 执行标准：GB4706.1-1998GB4706.12-2006 产品名称：密闭型储水式电热水器 产品型号：F05-15A(X) 额定容量：5L 额定功率：1500W 额定频率：50Hz 额定压力：6.7MPa 额定电压：220V 防水等级：IPX4 答案：（1）5kg水吸收的热量 Q＝cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×（60℃－20℃）＝8.4×105J （2）读表知：额定功率P＝1500W，额定电压U＝220V 根据P＝UI得
I?PU?1500W220V?6.8A
4．（2011年山东省潍坊市 26）前些日子，小亮的妈妈买了一个“天际”牌自动热水壶送给爷爷，其铭牌如表，小亮为了给爷爷说明电热水壶的使用方法，他接水800ml刻线，然后把水壶放在加热座上，拨动开关，5min后水烧开，水壶自动断电，已知水的初温为20℃。
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自动电热水壶 型号 电源 额定功率 容量 ZDH1008 220V 50Hz 1100W 800ml H8017664 编号 （1）这壶水吸收的热量为多少？[c水=4.2×103J/kg·℃] （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，电路中的实际电压将为198W，这时电热水壶的实际功率为多大？ 答案：解：（1）水的质量m=800ml×1.0g/cm=0.8kg；水吸收的热量为Q=cm(t2-t1)=2.7×10J；（2）电热水器消耗的电能是W=Pt=1100W×5×60s=3.3×10J，其热效率是2.7×10J/3.3×10J=81.8％；(3)电热水壶的电阻R=U/P=(220V)/1100W=44欧，实际功率P实=（198V）2/44=891W。
5．（2011广东湛江，21）一只电烙铁的规格为“220V 110W” 请回答下列问： （1）该电烙铁正常工作的电流为多少？ （2）该电烙铁的电阻为多少？ （3）在额定电压下通电10min产生多少热量？ 答案：解：（1）电烙铁正常工作的电流 I＝ UP25
5
2
2
5
5
3
PU＝110W220V＝0.5Ａ ????（2分）
（2）电烙铁的电阻R= 或R?UI?220V0.5A(220V)=110W2=440Ω ????（2分）
?440? （3）产生热量Q=W=Pt=110W×10×60s=6.6×104J ???（3分） 答：（1）电烙铁正常工作的电流为0.5A ．（2）电烙铁的电阻为440Ω．（3）产生的热量6.6×104J．
6．（2011四川铜仁，18）如下表及图所示，是某电热饮水机说时书的一些数据和电路原理图，该电热饮水机有加热和保温两种工作状态（由机内的温控开关S0控制）。求：
（1）当开关S闭合，开关S0断开时，饮水机的功率是多大？
（2）保温电阻R2的阻值是多少？ （3）若正常工作时，该电热器加热的效率为90％，将满热水箱的水从20℃加热到95℃
3
需要多长时间？（C水=4.2×10J/kg·℃）
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答案：解：（1）由图可知，当开关S闭合，开关S0断开时，只有R2工作，饮水机处于保温状态，则它的功率是50W。
（2）已知保温功率P保=50W，电压U=220V
R2?U2P保?(220V)50W2?988?
（3）满箱水的体积V=1L=1×10-3m3
满箱水的质量m??V?1.0?103kg/m3?10?3m3?1kg 加
热
满
3箱
0水所
0需
0吸收
5热量是
Q?cm(t?t0)?4.2?10J/(kg.C)?1kg?(95C?20C)?3.15?10J
电热器放出的总热量 Q总70％?Q?3.15?105J 则Q总?4.5?105J 加热所需时间t?WP加?Q总P加?4.5?10J500W5?900s
答：当开关S闭合，开关S0断开时，饮水机的功率是50W；保温电阻R2的阻值是988欧；加热满热水箱需要时间是900s. 7．（2011江苏无锡，29）如图是家庭、宾馆常用的电热水壶，袭中列出了其部分技术参数．
型号 额定电压 频率 额定功率
(1)电热水壶正常工作时的电流是多少?
(2)电热水壶正常工作时，用6min就能将整壶水烧开，如果水吸收的热量是3.24×105J，则该电热水壶的效率是多少?
(3)有关电热水壶的安全使用，有下列几种说法，其中不正确的是 (填序号)． ①电热水壶不用时，应拔下电源插头；②当壶体和基座被弄脏时，放进清水中清洗；③电热水壶工作时，身体不可靠近壶嘴；④注入水时，水位不超过电热水壶的最高水位线
答案：(1)I=
PU1000W220VFY—TSl010A 220V 50Hz 1000W 1.OL 容量 =≈4.5A
5
(2)W=Pt=1000W×360S=3.6×10J η=
QW×100％=
3.24?10J3.9?10J55×100％=90％
(3) ②
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8．(2011山东威海，24)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（220V50Hz），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：
（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？
答案：（1）不会熔化；当锅内温度达到103℃时，开关S1会自动，而铝的熔点为660℃，所以不会熔化。 1分 （2）1：11 2分 （3）水吸收的热量8.4×105J 1分 电饭锅消耗的电能10J 1分 电能转化为内能的效率84% 1分 9．（2011江苏连云港，31）如图是研究电流热效应的实验装置图。两个相同的烧瓶中均装入0.1kg的煤油，烧瓶A中电阻丝的阻值为4Ω，烧瓶B中的电阻丝标识已看不清楚。当闭合开关，经过210s的时间，烧瓶A中的煤油温度由20℃升高到24℃，烧瓶B中的煤油温度由20℃升高到22℃。假设电阻丝产生的热量全部被煤油吸收，电阻丝的阻值不随温度变化，电源电压保持不变a已知煤油的比热容c＝2.1×103J/（kg·℃）。求：
6
（1）在此过程中烧瓶A中煤油吸收的热量； （2）烧瓶B中电阻丝的阻值； （3）电源的电压及电路消耗的总功率。 答案：（1）烧瓶A中煤油吸收的热量： QA=cm△tA=2.1×10×0.1×(24－20)J=840J （2）因为mA=mB、△tA=
123
△tB 所以QB=
1212 QA
由焦耳定律和串联电路的特点：RB=
RA=2Ω
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