1、第十八章 电功率专题训练七 电、热、力综合计算1有轨电车是大连城市发展历史的一个标志，它利用电动机提供动力，是一种清洁环保的交通工具，如图所示，有轨电车电动机的耗电功率为 6104 W。电能转化为机械能的效率为 75%，一辆有轨电车以 18 km/h 的速度在平直轨道上匀速行驶了 100 s。试求：(1)有轨电车在平直轨道上匀速行驶的路程是多少？(2)这段路程中电动机消耗的电能是多少？(3)有轨电车在平直轨道上匀速行驶时受到的阻力是多少？解：(1)电车速度：v18 km/h183.6m/s5 m/s；由 vst 可得，有轨电车在平直轨道上匀速行驶的路程：svt5 m/s100 s500 m。(
2、2)由 PWt 可得，这段路程中电动机消耗的电能：WPt6104 W100 s6106J。(3)由W 有W 电可得，电车获得的机械能：W 有W 电75%6106 J4.5106 J；由 WFs 可得，有轨电车受到的牵引力：FW 有s4.5106 J500 m9 000 N，因为有轨电车在平直轨道上匀速行驶，所以受到的阻力：fF9 000 N。2澎澎家新买了一个养生壶，它有高、中、低三个加热挡位，其内部简化电路如图所示，R1、R2 都是加热电阻，且 R1R2，养生壶的部分参数如表格所示。已知水1.0103 kg/m3，c 水4.2103 J/(kg)。求：额定容量1 L额定电压220 V高温挡功
3、率1 000 W中温挡功率 低温挡功率200 W(1)中温挡功率是多少？电阻 R2 的阻值是多少？(2)在标准大气压下，将 1 L 水从 20 加热至沸腾，水吸收的热量是多少？(3)将 1 L 水从 20 加热至沸腾最少的时间是 420 s，此过程中养生壶的加热效率是多少？解：(1)当 S1、S2 都闭合时，处于高温挡；当 S1 闭合，S2 断开时，处于低温挡；当S1断开，S2闭合时，处于中温档。中温挡的功率：P 中温P 高温P 低温1 000 W200 W800 W，由 P 中温U2R2 得，R2的阻值：R2 U2P 中温（220 V）2800 W60.5。(2)由mV 可得，壶中水的质量：
4、m水 V1.0103 kg/m 31103 m31 kg，水吸收的热量：Qc 水 m(tt0)4.2103 J/(kg)1 kg(100 20)3.36105J。(3)由 PWt 可得，420 s 消耗的电能：WP 高温 t1 000 W420 s4.2105 J；养生壶的加热效率：QW 3.36105 J4.2105 J80%。3如图甲所示是一种电热加湿器，其原理如图乙所示，闭合开关，当电热丝 R1将加热仓中的水加热到沸腾后变成水蒸气喷出，增加空气的湿度。当加热仓中的水对底部的压强减少到一定程度时，注水阀门便会自动打开从储水箱中注水。加湿器的工作电压为 220 V，最大功率为 40 W，气雾
5、调节器 R2的阻值范围是 01 210。求：(1)电热丝 R1的电阻值。(2)若加热仓以最大功率工作时的效率为 84%，那么将加热仓中质量为 30 g、温度为 20 的水加热到 100 需要多长时间？c 水4.2103 J/(kg)(3)设电热丝电阻不变，电热丝 R1 工作时最小功率是多少？解：(1)当 R2的滑片在最左端时，只有 R1 接入电路中，加湿器功率最大，故电热丝 R1 的电阻值：R1 U2Pmax（220 V）240 W1 210。(2)水吸收的热量：Q 吸c 水m(tt0)4.2103 J/(kg)30103 kg(100 20)1.008104 J，由Q 吸W得，加热水时消耗的
6、电能：WQ 吸1.008104 J84%1.2104 J，加热水需要的时间：t WPmax 1.2104 J40 W300 s。(3)当 R2 的滑片在最右端时，R1和 R2串联，电热丝 R1的功率最小，串联电路的总电阻：RR1R21 210 1 210 2 420，串联电路的电流：IUR 220 V2 420 111A，电热丝 R1 工作时最小功率：P1I2R1(111 A)21 210 10 W。4现代人的生活节奏越来越快，常用电压力锅煮食物，又快又省电，如图所示是电压力锅的工作电路图。其正常工作时电压为 U220 V，加热时只有 R1 工作，保温时只有 R2 工作。保温时的额定功率为 4
7、0 W，R148.4。S1为压力开关，当压强达到设定值时 S1会自动断开。S2 为限时开关，可以设定保温时间。(当 S1 闭合时，S2断开。当S1断开后，S2 可限时闭合或断开)求：(1)当锅内气压为 150 kPa 时，锅内气体对锅盖的压力(假设受力面积为 400 cm2)。(2)保温电阻 R2的阻值。(3)现用电压力锅煮食物，锅内的水和食物总质量是 1.5 kg，初温是 30，加热到110 时食物煮好，所用时间是 5 min，已知水和食物混合物的比热容 c2.0103J/(kg)，则此次电压力锅煮食物的效率是多少？解：(1)当锅内气压为 150 kPa 时，由 pFS 可得，锅内气体对锅盖的压力：FpS150103 Pa400104 m26 000 N。(2)由题意可知，保温时只有 R2 工作，由 PUIU2R 可得，保温电阻 R2 的阻值：R2 U2P 保温（220 V）240 W1 210。(3)水和食物吸收的热量：Q 吸cm(tt0)2.0103 J/(kg)1.5 kg(110 30)2.4105 J，加热时只有 R1工作，加热 5 min 消耗的电能：WU2R1 t（220 V）248.4 560s3105 J，此次电压力锅煮食物的效率：Q 吸W2.4105 J3105 J80%。
