2024年中考物理专训 以电热器为载体的综合计算

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点3和4时为加热挡。
(2)R1的电阻是多少?加热挡的电功率是多少?
双触点开关接触触点2和3时为保温挡,
双触点开关连接触点3和4时为加热挡,
由P=可知,R1的阻值R1=
PU保2温=(222000
V)2 W
=242
Ω,
加热时电阻R2的功率 P2=UR22=(6202.05VΩ)2=800 W,
加热挡的电功率P加热=P保温+P2=200 W+800 W=1 000 W。
(2)计算水吸收的热量。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
自动断 电温度 65 ℃
热水袋中的水的质量m=1 kg,温度从 15 ℃升高到65 ℃,此过程中水吸收的热量 Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)× 1 kg×(65 ℃-15 ℃)=2.1×105 J。
额定 电压 220 V
额定电压 加热挡额定功率
额定频率 储水罐容积
220 V 605 W 50 Hz 0.8 L
额定电压 加热挡额定功率
额定频率 储水罐容积
(1)储水罐注满水时,水温升高50 ℃,需要吸收多少热量?
220 V 605 W 50 Hz 0.8 L
解:(1)储水罐注满水时水的体积V水=0.8 L=0.8 dm3, 水的质量m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×0.8×10-3 m3=0.8 kg, 则水吸收的热量Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.8 kg×50 ℃ =1.68×105 J。
(2)电阻R1和R2的阻值是多少?
额定电压 加热挡额定功率
额定频率 储水罐容积
220 V 605 W 50 Hz 0.8 L
由图甲可知,当S接1时电路为R1的简单电路,当S接2时R1和R2串联,
因串联电路中总电阻大于任何一个分电阻,故当S接1时,电路的总
电阻最小,电源的电压一定,由P=
U2 可知,此时电路的电功率最 R
额定电压 加热挡额定功率
额定频率 储水罐容积
220 V 605 W 50 Hz 0.8 L
(3)在测试时将其他用电器都关闭,只将饮水机置于加热挡工作,发现电能
表的转盘在3 min内转了50转,则此时实验室电路的实际电压是多少?
饮水机在加热挡工作
3
min
消耗的电能
W=2
50 000
kW·h=0.025 kW·h
人教 九年级全一册
第十八章 电功率
以电热器为载体的综合计算 专项训练
素养集训
1.【2023·宁夏】如图,甲是一种常见的电热水袋,乙是它的结构示意图,
其性能指标如表所示。已知水的初始温度为15 ℃,在额定电压下加
热10 min,温控开关自动断开,指示灯熄灭,请根据信息完成下列
问题。
额定 电压 220 V
指示灯状态 高温灯亮 中温灯亮 低温灯亮
工作时间 0~14 min 14~24 min 24~29 min
水温变化 34 ℃升至100 ℃ 100 ℃保持不变 100 ℃保持不变
(2)炖煮机高温挡时的功率。 根据 η=QW吸×100%知,
高温挡消耗的电能 W1=Qη吸=1.38765×%106 J=1.848×106 J, 由 P=Wt 知,炖煮机高温挡时的功率 P1=Wt11=1.81448××6100s6 J=2 200 W。
电阻较大,电源电压不变,根据P= U2 可知,总功率较小,电陶炉处于
低温挡,故R串=
PU低2温=(242000
V)2 W
R =121
Ω;根据电阻串联的特点可知,
R1=R串-R2=121 Ω-72.6 Ω=48.4 Ω。
(2)高温挡额定功率。
额定电压 额定功率
电陶炉
220 V 高温挡 ××W 低温挡 400 W
5.【2023·成都期末】如图所示是一款自动炖煮机的简化电路图,R1、 R2是两个完全相同的电热丝,S为电源开关,通过控制开关S1、S2 实现“低温”“中温”“高温”三个挡位间的切换。从该炖煮机铭牌信
息中获知,其额定电压220 V,加热效率为75%,但功率信息模糊
不清。为研究该炖煮机的工作情况及有关信息,在炖煮机中装入5
炖煮机消耗的电能W=W1+W2+W3=1.848×106 J+1.65×105 J+
6.6×105 J=2.673×106 J。
6.【2023·甘肃】厨艺最讲究“火候”二字,如图甲所示的智能蛋糕机就是
通过智能化技术控制制作时间和温度,制作出口感好、营养价值高
的蛋糕。该蛋糕机的电路简图如图乙所示,其中R1、R2均为发热电
指示灯状态 高温灯亮 中温灯亮 低温灯亮
(1)0~14 min水吸收的热量。
工作时间 0~14 min 14~24 min 24~29 min
水温变化 34 ℃升至100 ℃ 100 ℃保持不变 100 ℃保持不变
解:(1)水吸收的热量 Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)× 5 kg×(100 ℃-34 ℃)=1.386×106 J。
=9×104 J,实际功率 P 实=Wt =93××16004 sJ=500 W,
此时实验室电路的实际电压 U 实= P实R1= 500 W×80 Ω=200 V。
3.【2023·兰州】一款内置电陶炉的电暖桌如图甲所示,它不仅具有桌面
暖手、桌底暖脚功能,还可以烧水、煮茶等。电陶炉的简化电路如
图乙所示,其参数如表所示,高温挡额定功率字迹已被磨损。旋转
低温挡消耗的电能W2=P2t2=550 W×(29-24)×60 s=1.65×105 J,
14~24
min中温挡工作,中温挡时总功率较大,由P=
U2 R
可知,电路
中总电阻较小,由图可知,此时电路中只有R1工作,中温挡的功率 P3=UR12=(24240 ΩV)2=1 100 W, 中温挡消耗的电能W3=P3t3=1 100 W×(24-14)×60 s=6.6×105 J,
由图乙可知,旋钮开关放在2位置时,电路为R1的简单电路,
电路中的总电阻较小,电源电压不变,根据P=
U2 R
可知,总
功率较大,电陶炉处于高温挡,高温挡额定功率
P 高温=UR12=(4282.04VΩ)2 =1 000 W。
(3)在某用电高峰期,若家庭电路中只有电陶炉在工作,发现标有“3 000
imp/(kW·h)”的电能表的指示灯闪烁168次,使质量为1.7 kg的水从25
(3)若电热壶内装有0.5 L的水,现用加热挡使水从20 ℃升高到100 ℃, 加热效率为80%,则需要加热多少秒?[c水=4.2×103 J/(kg·℃), ρ水=1.0×103 kg/m3]
0.5 L=0.5 dm3,水的质量m=ρ水V=1.0×103 kg/m3×0.5×10-3 m3=0.5 kg,0.5 kg的水从20 ℃升高到100 ℃,水所吸收的热量Q吸=c水m(t末-t0) =4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×(100 ℃-20 ℃)=1.68×105 J, 由 η=QW吸×100%可得,消耗的电能 W=Qη吸=1.6880×%105 J=2.1×105 J, 根据 P=Wt 可知,需要工作的时间 t=PW加热=21.10×0100W5 J=210 s。
旋钮开关,可实现停止工作、低温挡和高温挡的转换。R1和R2均为
电热丝,R2=72.6 Ω。求:
电陶炉
额定电压
220 V
高温挡 额定功率
低温挡
××W 400 W
(1)R1的阻值。
额定电压 额定功率
电陶炉
220 V 高温挡 ××W 低温挡 400 W
解:(1)由图乙可知,旋钮开关放在1位置时,两电阻串联,电路中的总
大,饮水机处于加热挡;同理可知,当S接2时,饮水机处于保温挡;
由 P=UR2可知,R1 的阻值 R1=PU加2热=(262005 VW)2=80 Ω;
保温挡时发热电阻 R1 的电功率 P1=1121P 加热=1121×605 W=5 W,
由 P=I2R 可知,保温挡时通过 R1 的电流 I1= RP11= 850WΩ=0.25 A, 因串联电路中各处的电流相等,故电路中的电流I=I1=0.25 A, 电路的总电阻R总= UI =02.2205VA=880 Ω, R2的阻值R2=R总-R1=880 Ω-80 Ω=800 Ω。
收的热量Q=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1.7 kg×(49 ℃-25 ℃)= 1.713 6×105 J,此时电陶炉的加热效率 η= WQ×100%=12.7.011366××110055JJ ×100%=85%。
4.【2023·牡丹江模拟】一位热心市民为小区的志愿者送来了一个便 携式可折叠电热壶,如图甲所示。该型号电热壶额定电压为220 V, 具有加热、保温两挡。保温挡的额定功率为200 W,内部简化电 路如图乙所示,双触点开关只能在触点1和2、2和3及3和4之间切 换。R1、R2是两个阻值不变的发热元件,R2=60.5 Ω,现将此电 热壶接到220 V的家庭电路中。求:
额定加 指示灯 热功率 功率 500 W ≤0.2 W
袋内 充水 1 kg
自动断 电温度 65 ℃
(3)计算加热电阻消耗的电能和加热效率。(指示灯消耗的电能不计)
加热电阻消耗的电能 W=P加热t′=500 W×10×60 s=3×105 J, 加热效率 η=QW吸×100%=23.1××110055JJ×100%=70%。
kg的水,闭合开关S,通过观察其电子显示屏(消耗电能忽略不计),
记录有关信息如表格所示。水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃),求:
指示灯状态 高温灯亮 中温灯亮 低温灯亮
工作时间 0~14 min 14~24 min 24~29 min
水温变化 34 ℃升至100 ℃ 100 ℃保持不变 100 ℃保持不变
阻(假定电阻不随温度变关S2打到“3”时,蛋糕机处于__低__温____(填
“高温”“中温”或“低温”)挡。
额定电压/V 额定功率/W
220 高温1 100 中温880
低温______
额定电压/V 额定功率/W
220 高温1 100 中温880
低温______
(2)该蛋糕机以高温挡正常工作时,10 min产生的热量。
高温挡正常工作10 min产生的热量 Q=W=P高t=1 100 W×10×60 s=6.6×105 J。
(3)炖煮机消耗的电能。
高温挡时总功率最大,由P=
U2 可知,电路中总电阻最小, R
由且由图两表可电格知阻数,相据此同知时,24R则~1和两29R电m2并阻in低联丝温,的挡阻工值作R1,=低R2温=挡12时UP21总=功(21×率222最200小V0)W,2由=P44=ΩUR,2
可知,电路中总电阻最大,由图可知,此时R1和R2串联, 低温挡的功率 P2=R1U+2R2=4(4 2Ω2+0 V44)Ω2 =550 W,
(1)当双触点开关接触触点___2_和__3__ (填“2和3”或“3和4”)时为保温挡。
【点拨】由图乙可知,双触点开关接触触点2和3时,电路
为R1的简单电路,双触点开关连接触点3和4时,R1与R2并 联,并联电路总电阻小于任何一个分电阻,由P= U2 可知,
R 双触点开关接触触点2和3时为保温挡,双触点开关接触触
℃升高到49 ℃,求此时电陶炉的加热效率。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)] 电能表上的3 000 imp/(kW·h),表示电路中用电器消耗1 kW·h电能, 电能表的指示灯闪烁3 000次,故电陶炉消耗的电能W= 168 kW·h
3 000 =0.056 kW·h=2.016×105 J,质量为1.7 kg的水从25 ℃升高到49 ℃吸
2.【2023·鞍山】学校科技小组的同学们在老师的指导下设计了一台简易
饮水机,其简化的电路图如图甲所示。它有“加热”和“保温”两挡,
其中R1为发热电阻,R2为定值电阻。如表是该饮水机的相关技术参 数。图乙是实验室电能表的示意图。已知饮水机在保温挡和加热挡
工作时,发热电阻R1的电功率之比为1 121。[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ水=1.0×103 kg/m3,不考虑温度对电阻的影响]
额定加 指示灯 热功率 功率 500 W ≤0.2 W
袋内 充水 1 kg
自动断 电温度 65 ℃
(1)计算加热电阻的阻值。(结果保留一位小数)
解:加热电阻的阻值 R=PU加2热=(252000 VW)2=96.8 Ω。
额定 电压 220 V
额定加 指示灯 热功率 功率 500 W ≤0.2 W
袋内 充水 1 kg
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