第十五章 专题训练 电功和电热综合计算
1．小明根据如图甲所示的电路组成调光灯，并进行测试，电源两端电压保持不变，小灯泡额定电压为6V，小灯泡的I-U图像如图乙所示，求：
（1）小灯泡正常发光时的电阻；
（2）经测算，小灯泡正常发光时的功率占电路总功率的75%，如果把灯光调暗，使小灯泡两端的电压为3.0V，小灯泡的实际功率占电路总功率的百分比是多少？
2．如图电路中，L1和L2分别是规格为“6V 6W”、“3V 3.6W”的小灯泡，电源电压恒定不变。当只闭合S时，L2正常发光。（不考虑温度对小灯泡电阻的影响）求：
（1）电源电压；
（2）L1的额定电流；
（3）当S、S1都闭合时，100s内整个电路消耗的电能。
3．如图甲是食堂餐具消毒、烘干的保洁消毒柜，其内部电路如图乙所示，S1是温控开关，S2是门控开关，R是石英加热管，消毒柜的总功率为1280W，臭氧发生器的功率为180W。求：
（1）关闭柜门，门控开关S2闭合，臭氧发生器正常工作10min所消耗的电能；
（2）石英加热管的的电阻是多少；
（3）不锈钢餐具所用材质的比热容为c钢=0.46×103J/（kg ℃），若将货架上放置的100kg不锈钢餐具从26℃加热到70℃，正常工作需要加热多长时间？（不计热量损失）
4．某同学家的电热水壶，有保温和加热两种功能，其简化电路图如图所示，R1、R为电热丝，通过开关的调节实现保温和加热两种功能的切换。加热功率为1100W，保温功率是200W。求：
（1）R1的阻值；
（2）若该电热水壶烧开一壶水需要12分钟，消耗的电能为多少。这些电能让如图电能表的转盘转多少转。
5．如图所示电路中，电源电压恒定不变，小灯泡L标有“6V 3W”字样，R1＝20Ω，开关S、S2闭合，S1断开时，小灯泡正常发光。（不考虑灯泡电阻随温度的变化）求：
（1）小灯泡L的阻值和电源电压；
（2）闭合开关S，断开S1、S2时，若电流表示数为0.4A，求R2两端的电压；
（3）开关S、S1和S2都闭合时，通电10s电阻R1产生的热量。
6．如图甲所示电路中，电源电压为4V且保持不变。小灯泡L标有“4V 2W”字样，通过定值电阻R的电流随它两端电压变化的图像如图乙所示。电流表有0~0.6A、0~3A两个量程。求：
（1）小灯泡正常发光时的电阻和R的电阻；
（2）当开关S和S1都闭合后，电流表的示数I；
（3）用一规格为“20Ω 2A”的滑动变阻器替换小灯泡L，当开关S和S1都闭合后，电路消耗的最小功率和最大功率。
7．如图所示，某一型号电吹风的铭牌和简易电路图，其中R是电热丝，M为电动机，S是
额定电压 220V
频率 50Hz
吹热风时功率 1100W
吹冷风时功率 100W
（1）电吹风正常正作时，电热丝的阻值是多少？
（2）电吹风吹热风时，电热丝的实际功率为810W，供电实际电压是多少？
8．空气炸锅，因其烹制食物脂防含量低，美味酥脆，无油烟味，深受广大市民青睐。如图甲所示，为某品牌空气炸锅，其发热元件为两个电阻，R1=50Ω，R2=200Ω，额定工作电压为220V，内部电路可简化为图乙所示电路，当开关S1闭合，开关S接b端时为高温挡；开关S1闭合，开关S2断开时为中温挡。求：【薯条的比热容c = 3.63×103 J/(kg·℃)】
（1）中温挡正常工作时，通过电阻R2的电流；
（2）高温挡正常工作时，求R1、R2消耗的总功率；
（3）使用空气炸锅高温挡加工薯条，原料薯条温度为20℃，炸熟至少需要达到170℃，若空气炸锅电能转化为热能效率为75 %，求一次炸熟200g薯条需要的时间。
9．如表所示为某电烤箱的铭牌，高温挡额定功率模糊不清，如图虚线框内所示是电烤箱内部的简化电路图。R1和R2均为电热丝，R2=72.6Ω。电烤箱开关接0时电热丝处于断开状态，开关接1、2时分别是低温挡、高温挡。（不考虑温度对电热丝电阻的影响）
XX牌烤箱
额定电压 220V
额定功率 高温挡 XXXW
低温挡 400W
（1）在低温挡正常工作10min产生的热量是多少？
（2）R1的阻值；
（3）在某用电高峰期，若家庭电路中只有电烤箱在高温挡工作，发现标有“3000imp/kW h”的电能表的指示灯闪烁81次共用时2min，求此时家庭电路两端的实际电压。
10．市场上有一种新型水杯，如图甲所示，这种水杯可以测量杯中水的温度并在盖子上显示出来，使用这种水杯可以预先知道水温，从而减小了被烫伤的概率，提高了喝水的体验。图乙为这种水杯的工作原理简图，其中，电源是电压恒为3V的纽扣电池，R0是阻值恒为20Ω的保护电阻，R为热敏电阻，其阻值随温度的变化如图丙所示。求：
（1）杯中0.5kg的水温度从55℃降低到25℃所释放的热量；
（2）当杯盖上的温度显示为40℃时，热敏电阻R的电功率；
（3）当电路中的电流为0.1A时，杯盖上显示的温度。
11．如图所示，电源电压为25V且保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，其上标有“50Ω 1.5A”的字样，电流表A1的量程为0~0.6A，电流表A2的量程为0~3A，灯泡L标有“5V 1W”的字样。（整个操作过程不损坏器材）
（1）灯泡L正常工作时的电流是多大？
（2）闭合S，断开S1、S2，灯泡恰好正常工作，求R1的阻值。
（3）S、S1、S2均闭合，求滑动变阻器R2连入电路的阻值为多大时，电路功率最大？
12．洗碗机是自动清洗餐具的机器，如图甲所示是某洗碗机的简化电路图。其工作程序为：首先给水箱注水，一分钟后停止注水并自动加热，水温上升到45oC
即停止加热，洗涤程序启动，热水从喷管喷出对餐具清洗、喷淋，直到洗涤过程结束，排水泵启动，将水箱中的废水排出。图乙为该洗碗机某次正常工作时的P﹣t图像，水的比热容为4.2×103J/（kg oC），设水箱中水的初温为15oC，加热效率为80%。
（1）该洗碗机正常洗一次碗加热过程中消耗的电能是多少焦？
（2）不计水的电阻，发热电阻R的阻值是多少欧？
（3）利用该洗碗机洗碗，一次需要用水的质量是多少千克？
13．如图甲，电源电压恒定，小灯泡L标有“6V 3W”字样，R为滑动变阻器。当S1闭合，单刀双掷开关S2接a，滑片P位于变阻器的最右端时，灯泡L正常发光，电流表示数为0.8A。灯泡的电流与两端电压的关系如图乙。求：
（1）小灯泡正常发光时的电阻；
（2）滑动变阻器R的最大电阻值；
（3）当S1断开，单刀双掷开关S2接b时，调节变阻器的滑片P，使电压表示数为4.5V时，求变阻器在1min内消耗的电能；
（4）当S1断开，单刀双掷开关S2接b时，调节变阻器的滑片P，使电路中的电功率最小，其大小为多少？
参考答案
1．（1）10Ω；（2）37.5%
2．（1）3V；（2）1A；（3）510J
3．（1）1.08×105J；（2）44Ω；（3）1840s
4．（1）44Ω；（2）0.22kW·h，264转
5．（1）12Ω，6V；（2）1.2V；（3）18J
6．（1）8Ω，20Ω；（2）0.7A；（3）1.6W，8.8W
7．（1）48.4Ω；（2）198V
8．（1）；（2）；（3）。
9．（1）3.6×105J；（2）48.4Ω；（3）198V
10．（1）6.3×104J；（2）0.108W；（3）80℃
11．（1）0.2A；（2）100Ω；（3）16.7Ω
12．（1）1.26×106J；（2）48.4Ω；（3）8kg
13．（1）12Ω；（2）20Ω；（3）为81J；（4）1.5W
