2020年中考物理计算题解题攻略（二）专题4.2 初中热电综合计算题

1 专题专题 4 24 2 初中热电综合计算题初中热电综合计算题 知识回顾知识回顾 解决热电综合计算题一般涉及到的物理公式包括物体吸热公式 放热公式 热值公式 热效率公式 电功公式 电功率公式等 涉及到的物理规律有热平衡思想 串联电路特点 串联电路特点 欧姆定律 焦耳定律等 典例突破典例突破 例题例题 1 1 20192019 齐齐哈尔 齐齐哈尔 如图甲是文文同学家新买的一台冷暖空调扇 其内部简化电路如图乙所示 r1 r2均为发热电阻 r1的阻值为 110 m 是电动机 开关 s1闭合后 当 s2接 1 2 时吹冷风 当 s2接 2 3 时吹温风 当 s2接 3 4 时吹热风 此时空调扇的总功率为 1100w 已知 电源电压为 220v c冰 2 1 103j kg 求 1 吹冷风时 在空调扇内加入冰袋会使吹出的风温度变低 若冰袋内冰的质量为 lkg 温度从 16 升 高到一 6 时 冰从周围吸收的热量是多少 2 吹冷风时 电动机正常工作 1h 消耗的电能为 0 11kw h 此时通过电动机的电流是多少 3 吹热风时 r2的电阻是多少 答案 1 吹冷风时 冰从周围吸收的热量是 2 1 104j 2 吹冷风时 通过电动机的电流是 0 5a 3 吹热风时 r2的电阻是 88 解析 1 冰吸收的热量为 q吸 c冰m冰 t 2 1 103j kg 1kg 6 16 2 1 104j 2 开关 s1闭合后 当 s2接 1 2 时吹冷风 此时只有电动机工作 由 w uit 可得 通过电动机的电流为 i冷 0 5a 2 3 电动机的功率为 p电动机 0 11kw 110w 当 s2接 3 4 时吹热风 此时电动机 r1 r2并联 因并联电路各支路两端的电压相等 则 r1消耗的功率 p1 440w 已知此时空调扇的总功率为 1100w 则消耗 r2的功率为 p2 p p电动机 p1 1100w 110w 440w 550w 由 p 可得 r2的阻值为 r2 88 例题例题 2 2 20192019 湖北随州 湖北随州 随州的冬季不像北方有集中供暖 所以本地居民常选用一些小型电暖器越冬 如图甲电暖器有 高温 中温 低温 三挡 铭牌见下表 中温 挡功率空出 其电路原理如图乙 s 是自我保护开关 当电暖器倾倒时 s 自动断开 切断电源保证安全 当 s s1闭合 s2断开时电暖器为 低温 挡 r1 r2 xx 牌电暖器 额定电压 220v 低温挡 440w 中温档 额定功率 高温挡 1600w 频率 50hz 求 1 r1的阻值 2 中温 挡正常工作时电路中的电流 3 若室内空气质量为 50kg 用该电暖器的 高温 挡正常工作 10min 放出热量的 50 被室内空气吸收 那么可使室内气温升高多少 假设空气的比热容为 1 1 103j kg 3 答案 1 r1的电阻是 11 2 电暖器 中温 档正常工作时的电流是 5 27a 3 可使此房间的空气温度升高 8 73 解析 1 闭合开关 s1 r1单独接入电路 r1 r2 根据 p 可知电暖气处于低温 r1的阻值 r1 110 2 闭合 s1为 低温 挡 r1单独接入电路 单独闭合 s2为 中温 挡 高温 挡为 s1 s2同时闭合 r1 r2并联 p中温 p高温 p低温 1600w 440w 1160w 根据 p ui 可得 中温档 正常工作时的电流 i2 5 27a 3 因为 p 所以电暖器的 高温 档正常工作 10min 放出的热量 w p高温t 1600w 10 60s 9 6 105j 空气吸收的热量 q吸 w 50 9 6 105j 4 8 105j 由 q吸 cm t 可得 房间空气升高的温度 t 8 73 中考达标训练题中考达标训练题 1 1 20192019 湖北黄石 湖北黄石 小明家某型号电热加湿器的原理图如图甲 r1 r2都是发热电阻 不考虑温度对电 阻的影响 且 r2 3r1 s 为旋转型开关 1 2 3 4 为触点 通过旋转开关 s 可实现 关 低挡 高挡 之间的切换 低挡为小功率加热 高挡为大功率加热 其部分技术参数如下表 额定电压 v 220 4 高档发热功率 w 400 注水仓最大注水量 kg 3 1 开关处于图示位置 电热加湿器的状态是 选填 关 低档 或 高档 2 求电热加湿器中 r1的阻值 3 某次使用加湿器在额定电压下工作 加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量 其工作 30min 的 功率与时间图象如图乙所示 如果电阻 r1在此次高挡加热时产生的热量全部被水吸收 可以使注水仓中冷 水的温度升高多少 计算结果保留整数 水的比热容为 4 2 103j kg 4 某一天 小明断开家中其他所有用电器 只接通加湿器在低档加热 发现家中 3000revs kw h 的 电能表转盘在 400s 内转了 27 圈 求此时电阻 r2的实际功率是多少 答案 1 关 2 电热加湿器中 r1的阻值为 121 3 可以使注水仓中冷水的温度升高 19 4 此时电阻 r2的实际功率是 60 75w 解析 1 由图甲可知 开关 s 接 1 2 触点时 电路断路 电热加湿器的状态是关 2 由图甲知 开关 s 接 3 4 触点时 电路为 r1的简单电路 电路的总电阻最小 电源的电压一定 由 p ui 可知 电热加湿器的功率最大 处于高挡 则电热加湿器中 r1的阻值 r1 121 5 3 由图乙知 工作 30min 时 其中高档工作时间为 10min 低档工作时间为 20min 由 p w t 可得 在高档正常工作时消耗的电能 w高 p高t高 400w 10 60s 2 4 105j 如果电阻 r1在此次高档加热时产生的热量全部被水吸收 即 q吸 w高 2 4 105j 由 q吸 cm t 可得 水升高的温度 t 19 4 因 3000revs kw h 表示 每消耗 1kw h 的电能 电能表的转盘就转过 3000r 则电能表的转盘转过 27r 时 加湿器在 400s 内消耗的电能 w kw h 0 009kw h 3 24 104j 加湿器在低挡加热的实际功率 p低 81w 由图甲知 开关 s 接 2 3 触点时 r1 r2串联 电路的总电阻最大 电热加湿器的功率最小 处于抵 挡 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和 所以 由 p ui i2r 可得 电路中的电流 i a 此时电阻 r2的实际功率 p2 i2r2 i2 3r1 a 2 3 121 60 75w 2 20192019 山西 山西 创新 小组的同学们调查发现 雨雪天气里汽车后视镜会变模糊 影响行车安全 同 学们设计了给后视镜除雾 除霜的加热电路 如图是加热电路原理图 电源电压 100v 加热电阻 r1与 r2 阻值均为 100 电路低温挡除雾 高温挡除霜 同学们对电路进行模拟测试 开启除霜模式加热后视镜 1min 用温度传感器测得其温度升高了 6 求 1 除霜模式下 电路中的电流 2 除霜模式下 电路的加热效率 后视镜玻璃质量约 0 5kg 玻璃的比热容约 0 8 103j kg 6 答案 1 除霜模式下 电路中的电流为 1a 2 除霜模式下 电路的加热效率为 40 解析 1 由图知 只闭合开关 s 时 两电阻串联 当开关 s s1都闭合时 r2被短路 只有 r1工作 此时电阻最小 根据 p 可知此时电路的功率最大 处于高温除霜模式 除霜模式下 电路中的电流 i 1a 2 除霜模式下 1min 消耗的电能 w uit 100v 1a 60s 6000j 后视镜玻璃吸收的热量 q cm t 0 8 103j kg 0 5kg 6 2400j 除霜模式下 电路的加热效率 100 100 40 3 20192019 山东枣庄 山东枣庄 如图所示是某款电养生壶及其铭牌的部分参数 当养生壶正常工作时 求 额定电压 220v 频率 50hz 额定功率 1100w 容量 1l 1 养生壶正常工作的电阻 2 若该养生壶的加热效率为 80 在标准大气压下 将初温是 12 的一壶水烧开 需要多长时间 c水 4 2 103j kg 水 1 0 103kg m3 3 在物理综合实践活动中 小明和小丽同学利用所学习的物理知识 合作测量养生壶的实际功率 电 表上标着 1200r kw h 他们把家中的其他用电器都与电源断开 仅让养生壶接入电路中烧水 2min 电能表的转盘转了 40r 求电养容量生壶的实际功率 7 答案 1 养生壶正常工作的电阻为 44 2 若该养生壶的加热效率为 80 在标准大气压下 将初温是 12 的一壶水烧开 需要 420s 3 电养生壶的实际功率为 1000w 解析 1 由 p可得 养生壶正常工作时的电阻 u2 r r44 u2 p 220v 2 1100w 2 1l 水的质量 m v 1 0 103kg m3 1 10 3m3 1kg 水吸收的热量 q吸 cm t 4 2 103j kg 1kg 100 12 3 696 105j 由 可得 养生壶消耗的电能 q吸 w w4 62 105j q吸 3 696 105j 80 由 p可得 养生壶工作时间 w t t420s w p 4 62 105j 1100w 3 转盘转动 40 转消耗电能 wkw hkw h 1 2 105j 40 1200 1 30 t 2min 120s 电养生壶的实际功率 p实1000w w t 1 2 105j 120s 4 4 20192019 天津 天津 某电热水壶铭牌的部分信息如下表所示 该电热水壶正常工作时 把 1kg水从 20 加热 到 100 用时 7min 已知c水 4 2 103j kg 求 1 水吸收的热量 2 电热水壶的热效率 型号 xx 额定电压 220v 额定功率 1000w 频率 50hz 答案 1 水吸收的热量为 3 36 105j 2 电热水壶的热效率为 80 解析 1 水吸收的热量 8 q吸 c水m t t0 4 2 103j kg 1kg 100 20 3 36 105j 2 工作时间t 7min 420s 电热水壶正常工作 7min 消耗的电能 w pt 1000w 420s 4 2 105j 则电热水壶的热效率 100 100 80 q吸 w 3 36 105j 4 2 105j 5 5 2018 2018 烟台 烟台 常温常压下 一台标有 220v 2000w 的电热水壶正常工作时 将质量为 1kg 初温为 20 的水烧开 需要的时间是 假设该热水壶产生的热量完全被水吸收 c水 4 2 103j kg 答案 168s 解析 在 1 个标准大气压下水的沸点为 100 则水吸收的热量 q吸 cm t t0 4 2 103j kg 1kg 100 20 3 36 105j 不计热损失 由 w q吸 pt 可得 需要的加热时间 t 168s 6 6 2018 2018 威海 威海 标有 220v 2000w 的 即热式 电热水龙头 其加热电阻丝的阻值是 在额 定电压下工作 21s 若不计热量损失 能够使 kg 的水从 15 上升到 35 水的比热容为 4 2 103j kg 答案 24 2 0 5 解析 1 根据 p 可得 加热电阻丝的阻值 r 24 2 2 由 p 可得 在额定电压下工作 21s 消耗的电能 w pt 2000w 21s 4 2 104j 若不计热量损失 则 q吸 w 4 2 104j 由 q吸 cm t 可得 加热水的质量 9 m 0 5kg 7 7 2017 2017 威海 威海 一个标有 220v 1200w 的电热水壶 要在 1 个标准大气压下将 2kg 温度为 20 的水 烧开 水需要吸收的热量是 j 若不计热损失 电热水壶正常工作时烧开这壶水需要的时间是 s 水的比热容为 4 2 103j kg 答案 6 72 105j 560 解析 1 在标准大气压下 水的沸点为 100 水吸收的热量 q吸 cm t t0 4 2 103j kg 2kg 100 20 6 72 105j 2 因为电热水壶正常工作 所以 p p额 1200w 不计热损失 q吸 w pt 所以电热水壶正常工作时烧开这壶水需要的时间 t 560s 8 8 2018 2018 临沂 临沂 小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆 如图所示 内部由加热系统和按摩系统两部分 组成 加热系统的加热电阻额定电压 220v 额定功率 605w 问 1 小明帮奶奶泡脚时 向足浴盆中加入 6kg 初温为 20 的水 加热系统的加热电阻正常工作 15min 将 水加热到 40 此加热过程中水吸收的热量是多少 消耗的电能是多少 c水 4 2 103j kg 2 当小明家的实际电压是 200v 时 加热电阻工作的实际功率是多少 3 足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是 12v 按摩系统将交流电压转换为 12v 工作电流为 4a 其 电阻为 0 5 电动机工作中因发热损失的功率是多少 答案 1 此加热过程中水吸收的热量是 5 04 105j 消耗的电能是 5 445 105j 2 加热电阻工作的实际功率是 500w 3 电动机工作中因发热损失的功率是 8w 10 解析 1 水吸收的热量 q吸 c水m t t0 4 2 103j kg 6kg 40 20 5 04 105j 加热时间 t 15min 900s 足浴盆加热时消耗的电能 w p额t 605w 900s 5 445 105j 2 由 p 得 加热电阻的阻值 r 80 当小明家的实际电压是 200v 时 加热电阻工作的实际功率 p实 500w 3 电动机工作中因发热损失的功率 p损 i2r 4a 2 0 5 8w 9 9 2017 2017 威海 威海 某生态园设计了模拟日光和自动调温系统 实现照明 保温和加热的功能 其原理如图 所示 电源电压恒为 220v r1和 r2是两个电热丝 不考虑温度对电阻的影响 r2 30 l 是标有 220v 160w 的照明灯泡 白天有日光的时候 只开启该系统的保温功能并连续工作 10h 此时 r1与 r2 的电功率之比为 1 3 晚上温度较低的时候 需开启加热和照明功能 灯泡正常发光此状态下系统也需连 续工作 10h q沼气 1 8 107j m3 请解答下列问题 1 晚上工作时电路的总功率是多大 2 若一天中工作的 20h 内电热丝放出的热量完全由该生态园自产的沼气提供 其热效率为 50 则每天 需要完全燃烧多少 m3的沼气 答案 1 晚上工作时电路的总功率是 5000w 2 每天需要完全燃烧 24 2m3的沼气 解析 1 由题知 白天有日光时 系统处于保温状态 灯泡不工作 此时两开关应断开 两电阻 r1 r2串联 总电阻最大 总功率最小 11 由串联电路的特点可知 通过两电阻的电流相等 且 r1与 r2的电功率之比为 1 3 由 p i2r 可得 由题知 r2 30 所以 r1 10 晚上系统处于加热状态 且灯泡正常工作 由电路图可知 此时两开关应都闭合 灯泡 l 与 r1并联 由并联电路的特点可知 此时 u u1 220v 且灯泡正常工作 所以 r1的功率 p1 4840w 所以晚上工作电路的总功率 p总 p额 p1 160w 4840w 5000w 2 由串联电路的特点和 p 可得 白天系统在保温状态时电热丝的总功率 p保温 1210w 由题可知白天和晚上系统的工作时间相同 则一天内电热丝放出的热量 q w p1 t p保温t p1 p保温 t 4840w 1210w 10 3600s 2 178 108j 由沼气燃烧的热效率为 50 可得 50 q放 q 由 q放 qv 可得需要燃烧沼气的体积 v 24 2m3 1010 2018 2018 滨州 滨州 图甲是一家用电器 有 低温 中温 高温 三档 铭牌见下表 高温 档功率空出 图乙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为 低温 档 请完成下列问题 牌电暖器 额定电压 220v 低温档 550w 中温档 1100w 额定功率 高温档 频率 50hz 1 低温 档正常工作时的电阻是多少 12 2 高温 档正常工作时的总电流是多少 3 若某房间内空气质量为 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 用该电要器的 高温 档正常工作 20 分钟 放出热量的 50 被房间内的空气吸收 那么可使此房间 的空气温度升高多少 答案 1 低温 档正常工作时的电阻是 88 2 高温 档正常工作时的总电流是 7 5a 3 可使此房间的空气温度升高 15 解析 1 闭合 s1为 低温 档 r1单独接入电路 由 p 可求 低温 档正常工作时的电阻是 r1 88 2 闭合 s1为 低温 档 r1单独接入电路 单独闭合 s2为 中温 档 高温档为 s1 s2同时闭合 r1 r2并联 p高温 p低温 p中温 550w 1100w 1650w 根据 p ui 可得高温档时正常工作的电流 i 7 5a 3 电暖器的 高温 档正常工作 20 分钟 放出的热量 w p高温t 1650w 20 60s 1 98 106j 空气吸收的热量 q吸 w 50 1 98 106j 0 99 106j 由 q吸 cm t 可得 房间的空气温度升高 t 15 13 1111 2017 2017 潍坊 潍坊 某品牌的电热水壶铭牌如表所示 电热水壶正常工作时 将水壶中的额定容量的水加 热至沸腾 已知室温与水的初温皆为 20 水的比热容 c水 4 2 103j kg 水的密度 水 1 0 103kg m3 型号 ll 8015 额定电压220v 额定功率 1360w 额定频率 50hz 额定容量 1 0l 1 求水吸收的热量 2 通过计算判断 加热时间是否可能为 200s 答案 1 水吸收的热量为 3 36 105j 2 计算表明 加热时间不可能为 200s 解析 1 由电热水壶铭牌可知 电热水壶的额定电压是 220v 额定功率是 1360w 容积是 1l 一壶水的质量 m v 1 0 103kg m3 1 10 3m3 1kg 水吸收的热量 q吸 cm t 4 2 103j kg 1kg 100 20 3 36 105j 2 电水壶正常工作 200s 消耗的电能 w pt 1360w 200s 2 72 105j 由于 w q吸 因此加热时间不可能为 200s 1212 2017 2017 临沂 临沂 现代居家生活中 水族箱已成为室内装饰的一个亮点 某品牌水族箱 如图 的玻璃 容器内装有 50l 水 内置一根 220v 100w 的自动温控棒 冬天养热带鱼时 水族箱内水的温度要求控 制在 26 28 之间 温度棒的水温低于 26 时开始工作 水温达到 28 时自动断开 1 求水族箱中水的质量 2 在某次温控中 温控棒正常工作了 87 5min 求该次温控棒的温控效率 水的比热容为 4 2 103j kg 3 若用电高峰时 家庭电路的实际电压仅为 217 8v 求此时温控棒的工作电流 温控棒阻值不变 14 答案 1 水族箱中水的质量为 50kg 2 该次温控棒的温控效率为 80 3 此时温控棒的工作电流为 0 45a 解析 1 水的体积 v 50l 0 05m3 由 可得 水族箱内水的质量 m v 1 0 103kg m3 0 05m3 50kg 2 已知加热过程中温度由 26 加热到 28 温控棒正常工作了 87 5min 水吸收的热量 q吸 cm t t0 4 2 103j kg 50kg 28 26 4 2 105j 由 p 可得 消耗的电能 w pt 100w 87 5 60s 5 25 105j 该次温控棒的温控效率 100 100 80 3 由 p 可得 温控棒阻值 r 484 已知温控棒阻值不变 当家庭电路的实际电压仅为 217 8v 时 温控棒的工作电流 i 0 45a 15 13 13 20182018 山东临沂 山东临沂 小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆 如图所示 内部由加热系统和按摩系统两部 分组成 加热系统的加热电阻额定电压 220v 额定功率 605w 问 1 小明帮奶奶泡脚时 向足浴盆中加入 6kg 初温为 20c 的水 加热系统的加热电阻正常工 作 15min 将水加热到 40 此加热过程中水吸收的热量是多少 消耗的电能是多少 c水 4 2 103 kg 2 当小明家的实际电压是 200v 时 加热电阻工作的实际功率是多少 3 足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是 12v 按摩系统将交流电压转换为 12v 工作电流 为 4a 其电阻为 0 5 电动机工作中因发热损失的功率是多少 答案 1 5 04 105j 5 445 105j 2 500w 3 8w 解析 1 由题根据 q吸 cm t 求出水吸收的热量 由题意电热足浴盆注水量为 6kg 当温度达到显示温度 40 时 完成加热 所以水吸收的热量 q吸 cm t 4 2 103j kg 6kg 40 20 5 04 105j 加热时间 t 15min 900s 电热足浴盆加热的功率为 605w 由 p w t 得 电热足浴盆消耗的电能 w pt 605w 900s 5 445 105j 2 根据 w pt 求出电热足浴盆消耗的电能 然后根据 p额 u额2 r 得出 r 值 再根据 p实 u实2 r 求出实 际功率 由电功率公式可得 p额 u额2 r r u额2 p额 p实 u实2 r u实2 u额2 p额 200v 2 220v 2 605w 500w 3 由 p i2r 计算电动机工作中因发热损失的电功率 电动机工作中因发热损失的功率 p i2r 4a 2 0 5 8w 14 20192019 杭州 杭州 图甲是一个豆浆机的实物图 豆浆机的中间部位是一个电动机 电动机通过金属杆带动 16 其下部的刀片旋转 从而将原料粉碎打浆 刀片外部是一个环状加热管 电热丝 用来对豆浆加热 该 豆浆机的部分参数如表所示 制作豆浆的过程是加热和打浆交替进行 图乙是该豆浆机做好一次豆浆的p t 图象 求 额定电压 220v 频率 50hz 电动机输入功率 110w 加热功率 1000w 1 加热管正常工作时电阻丝的阻值是多少 2 在 8 11 分钟的时间内 设豆浆质量为 1 5kg 比热恒为 4 103j kg 加热管产生的热量全 被豆浆吸收 到第 11 分钟时豆浆温度恰好为 100 则第 8 分钟时豆浆温度为多少 3 豆浆机在粉碎打浆时 电动机的内阻为 40 则电动机输出的机械功率是多少 答案 1 48 4 2 70 3 100w 解析 1 由p 可得 豆浆机正常加热时电热管的电阻 u2 r r1 48 4 u2 p1 220v 2 1000w 2 由p 可得 加热管产生的热量 w t q w pt 1000w 3 60s 1 8 105j 加热管产生的热量全被豆浆吸收 q吸 w 1 8 105j 由q吸 cm t t0 可得 1 8 105j 4 103j kg 1 5kg 100 t0 解得t0 70 17 3 电动机转动时 其电流 i 0 5a p输入 u 110w 220v 热功率为 p热 i2r 0 5a 2 40 10w 其输入的电功率为 p入 110w 消耗的电能转化为内能和机械能 故电动机的机械功率为 p出 p入 p热 110w 10w 100w 1515 2018 2018 天津 天津 图为某电热器的电路原理图 通过将开关 s 置于不同的位置 可以实现 加热 和 保温 两种状态的变换 对应的额定功率分别为 800w 和 40w 1 将开关 s 接 1 时 电热器处于 选填 加热 或 保温 状态 2 电热器在加热状态下正常工作 将 0 5kg 初温为 20 的水加热到 100 需 要多长时间 水的比热容为 4 2 103j kg 假设电能全部转化为水的内能 答案 1 加热 2 电热器在加热状态下正常工作 将 0 5kg 初温为 20 的水加热到 100 需要的时间为 210s 解析 1 将开关 s 接 1 时 电路为 r2的简单电路 电路中电阻最小 根据 p 可知 电源电压一定时 电阻越小 电功率越大 所以此时电热器处于加热状态 2 水吸收的热量 q吸 cm t t0 4 2 103j kg 0 5kg 100 20 1 68 105j 由题意可知 假设电能全部转化为水的内能 则 w q吸 1 68 105j 由 p 得 需要的加热时间 t 210s 16 16 经典能力题 经典能力题 小明的妈妈利用天然气灶烧水 把质量为 1kg 的 20 的水烧开 在标准大气压下 18 1 通过观察天燃气表得知消耗了 0 01m3的天然气 如果天然气的密度为 0 7kg m3 烧水时消耗天然气 多少千克 2 在此过程中水需要吸收多少热量 3 用额定功率是 800w 的电热壶在 220v 额定电压下 烧开同样质量的水 若电能转化为内能的效率是 84 则通电时间是多少 答案 1 0 007kg 2 3 36 105j 3 500s 解析 1 天然气的质量可以利用密度的计算公式变形 即 m v 消耗的天然气的质量为 m v 0 7kg m3 0 01m3 0 007kg 2 水吸收的热量 可以利用吸放热的公式进行计算 q吸 cm t2 t1 4 2 103j kg 1kg 100 20 3 36 105j 3 在使用电水壶烧水时 把电能转化为内能 根据题意 只有 84 的内能被水吸收 即q吸 84 q放 84 w 电流做功 w q吸 84 4 105j 通电时间 t w p 4 105j 800w 500s 17 17 经典能力题 经典能力题 如图是我们家庭用的一种电热饮水机的简化电路图 其参数如下表 r1 r2 是发热电 阻丝 19 1 若饮水机正常工作的加热效率为 90 现将质量为 0 4kg 初温为 25 的水在一标准大气压下加热至 沸腾 已知水的比热容是 4 2 103j kg 求 水需要吸收的热量 烧开这些水消耗了多少电能 2 当饮水机处于保温状态时 r1的电阻值是多大 答案 1 1 26 105j 1 4 105j 2 1056 解析 1 水吸收的热量为 q吸 c水m水 t t0 4 2 103j kg 0 4kg 100 25 1 26 105j 由 q吸 w 可得 消耗的电能 w q吸 1 26 105j 90 1 4 105j 2 由电路图可知 开关 s2断开时两电阻串联 电路电阻较大 开关 s2闭合时 只有电阻 r2接入电路 电阻 r1被短路 此时电路电阻较小 电源电压 u 一定 由 p u2 r 可知 电阻越大 电路功率越小 电阻 越小 饮水机功率越大 因此当开关 s2断开时 电路阻值较大 电功率较小 饮水机处于保温状态 因此 当开关 s2闭合时 电路阻值较小 电功率较大 饮水机处于加热状态 用 p 1 p 2分别表示保温 加热功 率 则 p 1 44w p 2 1100w 加热时 r2 u2 p 2 220v 2 1100w 44 保温时 r总 u2 p 1 220v 2 44w 1100 则 r1 r总 r2 1100 44 1056 18 18 经典能力题 经典能力题 如图 甲 所示是生活中常见的自动加热 保温的电水壶 它的铭牌如下面表格 现 将它接在 220v 的电压下工作 已知水的比热容为 4 2 103j kg 额定电压 220v 频率 50hz 容积 6l 加热功率 1000w 20 1 如图 乙 所示为电水壶的电路图 其中r0是电热水壶中的电热管 r是与电热水壶的电热管串联 的电阻 s 是一个能自动切换的温控开关 此热水壶是在热胆中储水 由电热管加热工作的 请根据电路 图判断 在什么情况下 电水壶处于加热状态 在什么情况下 电水壶处于保温状态 乙 2 请根据铭牌数据信息 计算r0和r的阻值分别是多少 3 电水壶处于加热状态时 在 840s 时间内 使热胆中 2kg 20 的水温度升高到 100 求电水壶的 热效率 答案 1 开关闭合时电水壶处于加热状态 开关断开时电水壶处于保温状态 2 r0 48 4 r 1161 6 3 80 解析 1 开关闭合时 r被短路 这时电路的电阻只有r0 电路消耗的电功率为 p0 u2 r0 开关断开时 这时电路的电阻r和r0 串联 电路消耗的电功率为 p u2 r r0 很明显知道p0 p 所以开关闭合时电水壶处于加热状态 开关断开时电水壶处于保温状态 2 开关闭合时 r被短路 这时电路的电阻只有r0 电路消耗的电功率为加热功率p0 1000w 这时 p0 u2 r0 1000 w u2 r0 1 开关断开时 这时电路的电阻r和r0 串联 电路消耗的电功率为保温功率p 40w 保温功率 40w 21 根据 p u2 r r0 40 w u2 r r0 2 已知 u 220v 3 解得r0 48 4 r 1161 6 3 电水壶处于加热状态时 t 840s 时间产生的电能为 w p0t p0 1000w 则 w p0t 1000w 840s 8 4 105j 水吸收的热量为 q cm t cm t2 t1 已知 c 4 2 103j kg m 2kg t2 100 t1 20 则 q吸 cm t cm t2 t1 4 2 103j kg 2kg 100 20 6 72 105j 由 q吸 w 得电水壶的热效率为 q吸 w 6 72 105j 8 4 105j 0 8 80 19 19 经典能力题 经典能力题 学习了电功率的知识后 小亮想利用家中的电能表 如图所示 测量电水壶的电功率 和热效率 他把质量为 1kg 温度是 20 的冷水倒入电水壶中 然后把家中的用电器都与电源断开 仅让电 水壶工作 在 5 分钟内将这壶水烧开 在标准器压下 他观察到电能表转盘转了 70 转 试求 1 将这壶水烧开 水吸收的热量是多少 2 电水壶的电功率为多少 3 电水壶的热效率为多少 答案 1 3 36 105j 2 1400w 3 80 解析 知道水的质量 初温 末温 在标准器压下水的沸点为 100 以及比热容 根据 q吸 cm t t0 求出水吸收的热量 600revs kw h 表示电路中每消耗 1kw h 的电能 电能表的转盘转 600r 据此求出 转盘转 70r 消耗的电能 根据 p w t 求出电水壶的电功率 水吸收热量和消耗电能的比值即为电水壶的热 效率 1 在标准器压下水的沸点为 100 则水吸收热量 22 q吸 cm t t0 4 2 103j kg 1kg 100 20 3 36 105j 2 电能表转盘转了 70 转消耗电能 w 70600kw h 70600 3 6 106j 4 2 105j 电水壶的电功率 p w t 1400w 3 电水壶的热效率 q吸 w 100 100 80 j10 4 2 j10 3 36 5 5 20 经典能力题 经典能力题 几千年来中国的厨艺最讲究的就是 火候 二字 现在市场上流行如图所示的新型电 饭锅 采用 聪明火 技术 电脑智能控温 控压 智能化控制食物在不同时间段的温度 以得到最佳的 口感和营养 其简化电路如图甲所示 r1和r2均为电热丝 s 是自动控制开关 把电饭锅接入 220v 的电 路中 用电饭锅的 聪明火 煮米饭 电饭锅工作时的电流随时间变化的图像如图乙所示 1 求电热丝r2的阻值 计算结果保留一位小数 2 这个电饭锅在 0 15min 内把质量为 1 1kg 的米饭由 20 加热到 100 求电饭锅在这段时间内加热 的效率 c米饭 4 2 103j kg s r2 r1 220v 0 1 2 3 5 10 5 15 20 25 30t min i a 乙甲 答案 1 73 3 2 70 解析 1 当开关 s 闭合时 电路中只有r2工作 从乙图可知通过r2的电流i 3a 3 73 3a 220v 2 i u r 2 米饭吸收的热量 q cm t 4 2 103j kg 1 1kg 100 20 3 696 105j 电饭锅在 0 15min 内消耗的电能 w w1 w2 ui1t1 ui2t2 220v 3a 10 60s 220v 2a 5 60s 5 28 105j 电饭锅加热的效率 70 j10 5 28 j10 3 696 5 5 w q 21 经典能力题 经典能力题 如甲图所示的电压力锅 集压力锅 电饭锅的优点于一体 省时节电 热效率高 电 23 压力锅工作原理如图乙 已知r2的电阻值为 48 4 单独闭合开关 s1时 压力锅的功率为 80w s2 r2 r1 s1 220v 乙 甲 1 单独闭合开关 s1时 电压力锅处于 状态 选填 保温 或 加热 2 r1的电阻是多少 3 同时闭合开关 s1和 s2 电压力锅工作 1min 消耗的电能是多少 答案 1 单独闭合开关 s1时 电压力锅处于保温状态 2 r1的电阻是 605 3 同时闭合开关 s1和 s2 电压力锅工作 1min