电功以及电功率的探究

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  【考點分析】1.知道电流可以做功及常见的电流做功的形式.2.理解焦耳定律,记住焦耳定律的计算公式,并能应用公式进行计算.电功率是历届中考的必考内容,综合性很强,多与生活实际、生产科技联系在一起,试题多以选择题、填空题、实验探究题和计算题的形式出现.
  例1电能表是用来测的仪表,小明家上月底电能表读数为04326,本月底读数为04964,小明家本月所消耗的电能为.若当地电费为0.3元/kW·h,他家这个月要交电费.
  分析:这是一道考查电能表作用及读数的题目,电能表是测电路消耗的电能或电功的仪表,其表盘上前后两次读书之差就是这一段时间内电路所消耗的电能,故所消耗的电能为496.4kW·h-432.6kW·h=63.8kW·h,需交的电费为63.8kW·h×0.3元/kW·h=19.14元.
  答案:消耗电能(电功)63.8kW·h19.14元
  例210Ω的电阻,当它两端电压为10V时,通电1min可做功J,即消耗了J的电能.
  分析:已知电阻、电压和通电时间,可根据W=U2Rt求出电流做的功;电流做了多少功,就消耗了多少电能.
  答案:600600
  例3电炉通电以后,电炉丝热得发红,而与电炉丝相连的导线却不怎么热,原因是().
  A.通过电炉丝的电流大
  B.通过导线的电流大
  C.电炉丝的电阻小,发热功率小
  D.导线的电阻小,发热功率小
  分析:电流通过任何导体时,导体都要发热,这种现象叫做电流的热效应.由焦耳定律可知,电流通过导体时产生的热量多少跟通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关.因导线和电炉丝串联,所以通过它们的电流相等,A、B选项错误;在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻小,产生的热量少,发热功率就小.
  答案:D
  例4有一个电动机在220V的电压下正常工作,已知它的线圈的电阻是20Ω,它正常工作时额定电流是3A,那么它通电10min所做的功为(电流通过电动机所做的功并不是全部转化为机械能)().
  A.3.96×105JB.1.08×105J
  C.1.452×106JD.条件不足,无法确定
  分析:若用电功的变形公式W=U2Rt,则得W=(220V)220Ω×600s=1.452×104J,选C;若用变形公式W=I2Rt,则得W=(3A)2×20Ω×600s=1.08×105J,选B.但是这两个公式只适用于纯电阻电路,而电动机、电铃等并非纯电阻用电器,欧姆定律不再适用,故上述两个选项都是错误的.电动机的电功只能用公式W=UIt进行计算,W=220V×3A×600s=3.96×105J.
  答案:A
  例5电炉丝断了,去掉15后,仍然接在原来的电源两端,则在相同时间内产生的热量与原来产生的热量之比为().
  A.5∶4B.1∶5C.5∶1D.4∶5
  分析:电炉丝的电阻与长度成正比,当去掉15后,电炉丝的电阻变为原来的45,仍接在原来的电源两端,电压U和通电时间t不变,由公式Q=U2Rt知,电炉丝产生的热量与电阻成反比,故Q后Q原=R原R后=R45R=54.
  答案:A
  例6把一个电阻为55Ω的电加热器接在电压为220V的电路上给水加热,水的比热容是4.2×103J/(kg·℃).求:(1)通电1min电加热器产生多少热量?(2)这些热量可以使多少千克的水温度从20℃升高到30℃?
  分析:
  (1)根据焦耳定律和欧姆定律可得Q=U2Rt=(220V)255Ω×60s=52800J.
  (2)根据物体吸收热量的公式得
  m=Qc(t2-t1)=52800J4.2×103J/(kg·℃)×(30℃-20℃)≈1.26kg.
  答案:(1)52800J.(2)1.26kg.
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