专题29 热、电综合计算-2021年中考物理34个典型专题突破(解析版)

专题29 热电综合计算

1．小刚同学家中有一台电热水器，铭牌如表：

额定功率2000W加热方式电加热器额定电压（V）220类别防触电保护一类温度设定范围（℃）20﹣90净重2kg 根据铭牌所提供的信息，求：

（1）该电热水器电热丝正常工作时的电阻和电流各是多少？

（2）电热水器正常工作45min产生的热量是多少？

（3）若夏天用电高峰时家庭电路的实际电压只有198V，不考虑电热丝电阻随温度的变化，则电热水器在用电高峰时的实际功率为多少？

【解析】（1）由表中数据知，电热水器的额定电压220V，额定功率2000W，

由P＝UI可得，正常工作的电流：I＝＝＝A≈9.09A；

由欧姆定律可得，正常工作的电阻：R＝＝＝24.2Ω；

（2）电热水器正常工作45min产生的热量：

Q＝W＝Pt＝2000W×45×60s＝5.4×106J；

（3）不考虑电热丝电阻随温度的变化，由P＝可得，实际电压为198V时的实际功率：

P实＝＝＝1620W。

答：（1）该电热水器电热丝正常工作时的电阻为24.2Ω，电流为9.09A；

（2）电热水器正常工作45min产生的热量是5.4×106J；

（3）电热水器在用电高峰时的实际功率为1620W。

2．如图甲所示为一家用电暖器，有“低温”、“中温”、“高温”三挡，铭牌如表所示（“高温”挡功率空出），如图乙所示为其简化的电路原理图，S是自我保护开关，电暖器跌倒时，S自动断开，切断电源，保证安全，闭合S1、断开S2时为低温挡。

额定电压220V

额定功率低温挡550W

中温挡1100W

高温挡

质量5kg

四个轮接触地面总面积10cm2

（1）低温挡正常工作时的电阻是多少？

（2）高温挡正常工作时的总电流是多少？

（3）若某房间空气质量为60kg，空气温度为10℃，设定空气的比热容为1.1×103J/（kg•℃）且保持不变，用该电暖器的高温挡正常工作20min，放出热量的50%被房间内的空气吸收，那么可使此房间内的空气温度升高到多少℃？

【解析】（1）由铭牌可知，低温挡电热器正常工作时的功率为550 W，家庭电路电压为220 V，则R1＝＝＝88Ω；

（2）分析电路图可知，开关S2闭合时为中温挡，开关S1、S2同时闭合时为高温挡，此时R1和R2并联连入电路，

总功率为：

P＝P1+P2＝550 W+1100 W＝1650 W，

则高温挡正常工作时电路中的电流为

I＝＝＝7.5 A

（3）t＝20 min＝1200 s

用电器高温挡工作20 min放出的热量为：

Q放＝W＝P高温t＝1650W×1200 s＝1.98×106 J

则空气吸收的热量为

Q吸＝Q放η＝1.98×106 J×50%＝9.9×105 J

由Q吸＝cm△t可得：

升高的温度为：

△t＝＝＝15℃。

答：（1）低温挡正常工作时的电阻是88Ω；

（2）高温挡正常工作时的总电流是7.5A；

（3）此房间内的空气温度升高到15℃。

3．某品牌家用电热水器的简化电路如图所示，热水器有快加热、慢加热和保温三个工作状态。热水器内装有30kg的水，慢加热额定功率为1210W，保温额定功率为605W，R1、R2均为加热电阻（温度对电阻的影响忽略不计）。（c水＝4.2×103J/（kg•℃））求：

（1）热水器把水从20℃加热到50℃时，水吸收的热量是多少J？

（2）开关S1闭合，S2接b点时，电热水器处于慢加热工作状态，电路中电流是多少A？电阻R1的阻值是多少Ω？

（3）开关S1闭合，S2接a点时，电热水器在快加热工作状态下正常工作，若此时热水器通电300s所消耗的电能是多少J？

【解析】（1）依题意知水吸收的热量为：

Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×30kg×（50℃﹣20℃）＝3.78×106J；

（2）开关S1闭合，S2接b点时，电热水器处于慢加热工作状态，只有R1连入电路，

电路中电流为：

I＝＝＝5.5A，

R1的阻值为：

R1＝＝＝40Ω；

（3）当开关S1断开，S2接b点时，电热水器处于保温工作状态，此时R1和R2串联，

电路中的总电阻为：

R串＝＝＝80Ω

根据串联电路电阻的规律知R2的阻值为：

R2＝R串﹣R1＝80Ω﹣40Ω＝40Ω；

当开关S1闭合，S2接a点时，电热水器处于快加热工作状态，R1和R2并联

此时电路总电阻为：

R并＝＝＝20Ω

加热时的功率为：

P加＝＝＝2420W，

通电300s所消耗的电能为：

W＝P加热t′＝2420W×300s＝7.26×105J。

答：（1）热水器把水从20℃加热到50℃时，水吸收的热量是3.78×106J；

（2）开关S1闭合，S2接b点时，电热水器处于慢加热工作状态，电路中电流是5.5A，电阻R1的阻值是40Ω；

（3）开关S1闭合，S2接a点时，电热水器在快加热工作状态下正常工作，若此时热水器通电300s所消耗的电能是7.26×105J。

4．小华家买来一个电热饮水机，如图是饮水机的简化示意图和铭牌参数。S是温控开关，当S、S1都闭合时为加热状态，S断开，S1闭合为保温状态。请你帮她求出：[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]

（1）饮水机将一满箱初温为20℃的水加热到90℃需要吸收的热量；

（2）电阻丝R1的阻值；

（3）在正常加热状态工作时，加热5min需要消耗的电能。

【解析】（1）由由图知一箱水的体积为V＝2L＝2×10﹣3m3，

根据ρ＝知，水的质量为：

m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg，

水吸收的热量：