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功能多多的“电能表”电能表具有测量用电器消耗电能多少的功能,但若把它的功能稍加拓展、演变,就会发现它有别样的功能,如测用电器消耗的实际功率、用电器两端的实际电压……就会变成考查同学们创新思维能力、应用物理知识解决实际问题能力的一道道靓题功能
一、直接求某段时间内用电器消耗的电能例1某市居民生活用电电价是每度电
0.5元,小新家5月初和5月底电能表的示数如图1所示,则小新家5月份电费为元解析电能表最后一位是小数小新家5月份家用电器消耗电能是月底电能表的示数与月初电能表的示数之差,故有
322.1kW•h-
202.1kW•h=120kW•h,他家5月份电费为
0.5元/kW•h×120kW•h=60元答案60功能
二、配合钟表测用电器消耗的实际功率例2一天晚上,小华在爷爷家发现爷爷家的电能表在10min内转了60转如图2所示,小华利用物理课上学到的知识,计算出了此时爷爷家用电器的总功率为kW如果当地家庭用电的收费标准是
0.5元/kW•h假设爷爷家平时用电时,用电器的总功率和此时总功率相同,平均每天用电4h,一个月按30天计算,爷爷家一个月的电费是元解析10min内转了60转,家用电器消耗的电能为W==kW•h=3×105J,故用电器的总功率是P===500W=
0.5kW30天消耗电能为W实=Pt=
0.5kW×4h×30=60kW•h,他家5月份电费为
0.5元/kW•h×60kW•h=30元答案
0.530功能
三、配合钟表测用电器两端的实际电压例3小明和妈妈一起去商场选购了“亚米牌”全自动豆浆机,回到家,他马上阅读了使用说明书,了解了豆浆机的主要结构(如图3甲)、使用方法及注意事项,并观察了豆浆机铭牌(如图3乙)
(1)豆浆机正常工作电热丝电阻是多少?
(2)小明想了解家里电路的实际电压,于是将家里的其它用电器都关闭,他观察到豆浆机的电热丝工作时,家里标有“2000r/kW·h”字样的电能表转盘在3min内转了50转,则他家电路的实际电压是多少?(不考虑温度对电阻的影响)解析
(1)电热丝电阻:R==80Ω;
(2)电热丝3min即
0.05h内消耗的电能W==
0.025kW•h,电热丝实际功率P实=W/t=
0.025kW•h/
0.05h=500W,由P实=U实2/R可知,他家电路的实际电压是U实===200V答案参见解析功能
四、利用电能表测用电器的工作效率例4在研究性学习活动中,几名同学对家用微波炉的实际功率和加热效率进行了研究下表所示为记录的相关内容在用微波炉加热1min内,求主要器材微波炉电能表相关资料额定电压220V频率50Hz220V1020A50Hz600revs/kW•h活动记录
①取质量为250g的水,测得水的初温为20℃;
②关闭家中其他用电器,只将微波炉接入电路中,让其单独工作;
③让微波炉给水加热1min;
④测得电能表的转盘在这1min内转了12转;
⑤加热1min后,水的温度达到60℃
(1)水吸收热量;已知c水=
4.2×l03 J/(kg·℃)
(2)微波炉实际消耗的电能;
(3)微波炉的实际功率;
(4)微波炉给水加热的效率精确到1%解析
(1)水吸收热量Q吸=cm(t-t0)=
4.2×103 J/(kg·℃)×
0.25kg×(60℃-20℃)=
4.2×l04 J;
(2)微波炉实际消耗的电能E电==kW•h=×
3.6×106J=
7.2×104J;
(3)微波炉的实际功率P===1200W;
(4)微波炉给水加热的效率为η===58%答案见解析5月初5月底图1电能表3000R/kW•h2021电能表3000R/kW•h3221020722kW•h720r/kW•h220V10A50Hz图2乙型号Ya-B71额定电压220V频率50Hz电机功率100W加热功率605W容量800mL图3甲。