电器的效率计算-2022年深圳市中考物理一模汇编

1、电器的效率计算-2022年深圳市中考物理一模汇编图甲所示为“塔吊”设备，它是建筑高楼的材料搬运工。乙图是根据甲图抽象出来的物理模型 - 杠杆，水平臂 AB 被 O 点分成两段，其中 AO 段称为平衡臂，长度为 25m，OB 段称为吊臂，长度为 80m；乙图中滑轮部分与电动机的连接方式如丙图所示。忽略水平臂重、动滑轮重、绳重及摩擦，g 取 10N/kg。(1) 丙图中，电动机端的拉力 F 与物体重力 G物 的关系为：F= G物。(2) 已知 A 端所加的配重为 4t，现在要在 B 端吊起重物，问：能吊起货物最大的质量是多少千克？(3) 已知电动机的功率为 104W，它工作时有 20% 的能量损耗

2、，求：电动机工作 30s，可以将质量为 103kg 的物体竖直提升多少米？小明做“测定小灯泡电功率”的实验时，连接的实物电路如图甲所示，电源电压为 3V，小灯泡的额定电压为 2.5V。(1) 用笔画线替代导线，将实物电路连接完整(2) 碰接电路的最后一根导线时，灯泡立即发光，而且很亮，则连接电路时存在的不规范或不妥当是： ； 。(3) 实验过程中，当电压表示数为 2.5V 时小灯泡正常发光，由图乙可知，此时电流表的示数为 A，小灯泡的额定功率为 W。(4) 小明受此实验启发，想测定电动自行车上用作照明的 LED（发光二极管）额定功率。在老师的帮助下通过实验得到该 LED 的电流电压图象如图丙所

3、示，查阅资料知道该 LED 的额定电压为 3V，结合图象可得该 LED 的额定功率为 W。小明进一步发现，在额定电压下工作时，LED 比小灯泡亮，请对此现象作出解释 。某中学纳米课题小组的同学了解到的某一厂家生产的新产品“纳米电热水器”工作时有高温、中温、低温三档部分技术参数表和电路原理图如图所示。 型号额定电压(V)水箱容量(L)频率(Hz)额定功率(kW)DJW50N22050500.5/1.0/2.2 (1) 开关 S 接哪一档（“1”、“2”、“3”）时为低温档。(2) 求 R1 的阻值。(3) 求满箱初温为 20C 的水升温升至 40C 需要吸收的热量（c=4.2103J/(kgC)

4、）。(4) 若中温档的加热效率为 80%，求达到第（3）问效果需要的时间。某电热水器，其额定功率为 2000W，额定电压为 220V 将储水箱中 50kg 、 30C 的水加热到 50C，c水=4.2103J/(kgC)。(1) 水吸收的热量是多少？(2) 加热这些水电热水器共用了 50min，求此电热水器的发热效率。小强家买了一个自动电热水壶，其铭牌如下表。小强装了 0.5kg 的水，加热 5min 后把水烧开，水壶自动断电。已知大气压为 1 个标准大气压，电热水壶正常工作且电阻不变，水的初温为 20C，c水=4.2103J/(kgC)，求：(1) 这壶水吸收的热量；(2) 水壶消耗的电能；

5、(3) 此电热水壶的热效率。阅读短文，回答问题。美国发明家爱迪生因为研制成功经久耐用的白炽灯而享誉世界。为了找到合适的灯丝材料，爱迪生和助手曾对一千六百多种耐热材料进行了几千次试验。1879 年，他用一根碳丝作灯丝，制成了第一个耐用的白炽灯。1906 年，使用钨丝的白炽灯问世，成为人们普遍使用的产品。当电流通过白炽灯时，钨丝变热，热到一定程度，就发出低频率的红色光；当钨丝更热时，可发出更高频率的光，只有功率足够大的白炽灯发出的光才是真正的白色光。为了减少高温下钨的升华，灯泡里充有惰性气体。白炽灯发光的效率并不高，普通的钨丝白炽灯泡的发光效率（电能转化为光能的效率）仅为 10%，中国将在近几年逐

6、步用 LED 节能灯代替白炽灯。(1) 钨比其他金属更适合制作白炽灯灯丝，最重要原因是 。(2) 现将一只铭牌已模糊的灯泡单独接在如图所示的电能表上正常工作 1h，电能表转盘转过 250 转，则灯泡的额定功率是 W，最多产生光能 J。(3) 用久的白织灯不如新的亮，原因是 。小强的爸爸从国外带回一个电热水壶，铭牌上的几个参数翻译过来后如图。(1) 该电热水壶中发热体的电阻为大？正常工作的电流是多少？(2) 若接在我国的家庭电路中，并能使它正常工作，需要在它的外部 （串联/并联）一个电阻。试计算出该电阻的大小。(3) 某天用电高峰的时候，小强将改装好的电热水壶装满 1kg 温度为 30C 的水，

7、用了 11min40s 的时间才将水烧开（1 标准大气压下），则电热水壶实际消耗的功率是多少？多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。( 水=1103kg/m3，c水=4.2103J/(kgC)，g=10N/kg )(1) 开关 S1 、 S2 处于什么状态，养生壶为高温档，说明判断依据；(2) 求 R1 的阻值； 项目参数电源电压(V)220低温档功率(W)275中温档功率(W)550高温档功率(W)1100容积(L)1 (3) 养生壶处于低温档工作时，求电路中的电流大小；(4) 在标准大气压下，使用高温档将初温是 12C 的一壶水烧开，若

8、养生壶高温档加热效率为 80%，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。（水=1103kg/m3，c水=4.2103J/(kgC)，g=10N/kg） 项目参数电源电压(V)220低温档功率(W)275中温档功率(W)550高温档功率(W)1100容积(L)1 (1) 开关 S1，S2 、处于什么状态，养生壶为高温档，说明判断依据；(2) 求 R1 的阻值；(3) 养生壶处于低温档工作时，求电路中的电流大小；(4) 在标准大气压下，使用高温档将初温是 12C 的一壶水烧开，若养生壶高温档加热效率为 80%

9、，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。家用电磁炉以其高效、节能成为新一代智能灶具，如图所示是某品牌电磁炉的铭牌，请你结合铭牌中相关的数据回答下列有关问题：(1) 1 标准大气压下，锅内装有 2.5L 温度为 20C 的水，给电磁炉通电 7min 能把水加热到沸腾，水至少吸收多少热量？水的密度为 1.0103kg/m3，水的比热容为 4.2103J(kgC) (2) 正常工作时通过电磁炉的电流为多少？(3) 此电磁炉烧开水时的效率是多少？（答案保留 1 位小数）如图是某电热饮水机内部的电路原理图，如表是其说明书上收集到的数据。该电热饮水机有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关 S0 自动控制

10、），其内部有一个热水箱，热水箱中的水温达到 90C 时，温控开关 S0 就会自动断开，停止加热进入保温状态；当水温降至 60C 时，温控开关 S0 又会自动闭合重新加热。求： 水桶容量20L热水箱容量20L额定电压220V加热时的功率440W保温时的功率40W (1) 电热饮水机加热时电流的大小。(2) 正常加热时 R1 的电阻值是多少？(3) 当热水箱里温度降至 60C 时，温控开关自动闭合重新加热 700s 至 90C 这一过程中，水吸收的热量是多少？（c水=4.2103J/(kgC）(4) 上述加热过程中，电热水器的效率是多少？（保留 0.1%）图甲所示是某型号的浴室防雾镜，其背面粘贴有

11、等大的电热膜，使用时镜面受热，水蒸气无法凝结其上，便于成像，该防雾镜的相关数据如表。 镜子质量1.2kg额定电压220V额定功率88W (1) 求防雾镜正常工作时的电流。(2) 经测试，在 -5C 环境下工作 500s 使平面镜的平均温度升高了 44C，求电热膜给平面镜的加热效率。玻璃的比热容为 0.75103J/(kgC) (3) 如图乙所示，小明给防雾镜电路连接了一个滑动变阻器 R，能使电热膜的功率在原功率的 25%100% 之间变化，以满足不同季节使用的需要。请求出 R 的最大阻值。有一种太阳能、电能两用热水器，它接收太阳能的真空镀膜管的总有效面积约为 1.2m2，能将接收的太阳能的 4

12、0% 转化为水的内能.该电热水器铭牌见下表： 型号EWH-80B额定功率1500W额定电压220V容量120L外形尺寸842463415mm3 (1) 晴天时，用太阳能加热，每年 7 月份，苏州地区向着阳光的地方平均每 1m2 的面积在 1h 内得到的太阳能为 4.2106J，如果每天接收太阳能的时间以 10h 计算，可以将 120 吨、初温为 30C 的水加热到多少摄氏度？ 水的比热容 c=4.2103J/(kgC) (2) 如果遇到雨天用电加热，热水器在额定电压下工作时，将上述同样质量、初温的水加热到同样的温度需多长时间？（假定所消耗的电能有 80% 转化为水的内能）将 15WLED 灯和

13、 40W 白炽灯接入如图所示的电路中，闭合开关 S，两盏灯正常发光，下列说法中正确的是 A两盏灯串联B通过 LED 灯的电流小C两盏灯消耗的电能相等D白炽灯一定比 LED 灯更亮电动环保车因环保经济在各大旅游景区已广泛投入运营。如图 1 所示的电动环保车，有关技术参数如表。 空车质量1200kg电动机额定功率5kW满载乘员10人电动机额定电压48V满载时轮胎与地接触面积4250cm3最大车速18km/h电动机效率80%平路行驶里程180km 根据技术参数和具体要求，求解下列问题：（g 取 10N/kg）(1) 电动机以额定功率工作半小时消耗多少电能？(2) 经检测电动环保车以额定功率匀速行驶时

14、，受到的阻力与质量的关系如图 2 所示，若电动环保车满载时，每个乘员大约 60kg，求车在行驶过程中受到的阻力。(3) 该车充一次电储存了 2.7108J 的电能，电动环保车将电能转化为机械能的效率为 80%，若该车满载时以额定功率匀速行驶，则充电一次最多可连续行驶多长的路程？答案1. 【答案】(1) 12 (2) 1.25103kg (3) 24m 【解析】(1) 忽略水平臂重、动滑轮重、绳重及摩擦，电动机端的拉力 F 与物体重力 G物 的关系：由图可知，n=2，F=1nG物=12G物；(2) 配重对水平臂 AB 的拉力：F1=G1=m1g=4000kg10N/kg=4104N，该拉力的力臂

15、：L1=OA=25m，当滑轮组从 O 移动到 B 点时，B 点拉力的力臂 L2=OB=80m，根据杠杆平衡条件 F1L1=F2L2 可得， B 端的拉力：F2=F1L1L2=4104N25m80m=1.25104N，因滑轮组所受重力及摩擦均不计，则此时能吊起重物的最大重力 G=F2，能吊起重物的最大质量：m=Gg=1.25104N10N/kg=1.25103kg；(3) 电动机做的总功，W=Pt，电动机做的有用功：W有=W总， W有=W总=Pt=W有=Gh=mgh，将质量为 103kg 的物体竖直提升：h=Ptmg=80%104W30s103kg10N/kg=24m。2. 【答案】(1) (2

16、) 连接电路时没有断开开关；滑动变阻器阻值没有全部接入电路(3) 0.3；0.75 (4) 0.072；LED 的电能转化为光能的效率比白炽灯的要高得多【解析】(1) 小灯泡、电流表串联接入电路，电压表并联在灯泡两端。(2) 碰接电路的最后一根导线时，灯泡立即发光，而且很亮，是由于连接电路时，没有闭合开关，滑动变阻器接入电路的阻值不是滑动变阻器的最大阻值。故答案为：连接电路时没有断开开关；滑动变阻器阻值没有全部接入电路。(3) 由图乙可知，电流表量程是 0.6A，最小分度值是 0.02A，电流表示数是 0.3A，小灯泡的额定功率 P=UI=2.5V0.3A=0.75W。故答案为：0.3；0.7

17、5。(4) 由 I-U 图象可知，电压 U=3V 对应的电流 I=24mA=0.024A，LED 的额定功率 P=UI=3V0.024A=0.072W，LED 工作时电能转化为光能的效率远大于小灯泡电能转化为光能的效率，因此在额定电压下工作时，LED 比小灯泡亮。故答案为：0.072；LED 的电能转化为光能的效率比白炽灯的要高得多。3. 【答案】(1) 开关 S 接 3 时为低温档(2) 22 (3) 4.2106J (4) 5250s 【解析】(1) S 接 1 时，只有 R1 连入电路中； S 接 2 时，R1 、 R2 串联接入电路中； S 接 3 时，R1 、 R2 、 R3 三个电

18、阻串联接入电路中；因串联电阻大于其中任一电阻，根据 P=U2R 可知，当 S 接 3 时为低温档。(2) S 接 1 时，只有 R1 连入电路中，根据 P=U2R，因此时电路的电阻最小，故功率最大，由表中数据可知，P大=2.2kW=2200W，故 R1=U2P大=(220V)22200W=22。(3) 水箱容量为 50L，由 =mV 可得，满箱水的质量：m=水V=1.0103kg/m35010-3m3=50kg，水箱中水从 20C 的升温至 40C 吸收的热量：Q=cm(t-t0)=4.2103J/(kgC)50kg(40C-20C)=4.2106J。(4) S 接 2 时，R1 、 R2 串

19、联接入电路中，电路的电阻较大，为中温档，由表中数据知，P中=1000W，由 =QW=QP中t100% 可得，达到第（3）问效果需要的时间：t=QP中=4.2106J80%1000W=5250s。4. 【答案】(1) 4.2106J (2) 70% 【解析】(1) 水吸收的热量：Q=cmt=4.2103J/(kgC)500kg(50C-30C)=4.2106J。答：水吸收的热量是 4.2106J。(2) 由 P=Wt 可得，电热水器 50min 消耗的电能： W=Pt=2000W5060s=6106J，电热水器的发热效率： =QW100%=4.2106J6106J100%=70%。答：此电热水器

20、的发热效率为 70%。5. 【答案】(1) 1.68105J (2) 3105J (3) 56% 【解析】(1) 1 个标准大气压下水的沸点为 100C，则这壶水吸收的热量： Q吸=cm(t-t0)=4.2103J/(kgC)0.5kg(100C-20C)=1.68105J。(2) 由 P=Wt 可得，水壶消耗的电能： W=Pt=1000W560s=3105J。(3) 此电热水壶的热效率： =Q吸W100%=1.68105J3105J100%=56%。6. 【答案】(1) 钨的熔点高(2) 100；3.6104 (3) 钨升华，钨丝变细，电阻变大，而电源电压一定，由 P=U2R 可知灯的实际功

21、率变小7. 【答案】(1) 50；4A (2) 串联；5 (3) 700W 【解析】(1) 由 P=U2R 得该电热水壶中发热体的电阻 R=U额2P=(200V)2800W=50，正常工作的电流 I=PU额=800W200V=4A。(2) 接在我囯家庭电路中，需要串联电阻两端电压为 U=U-U额=220V-200V=20V，串联电阻的阻值 R=UI=20V4A=5。(3) 1 标准佳大气压下水的沸点为 100C，则水吸收的热量 Q吸=cmt=4.2103J/(kgC)1kg(100C-30C)=2.94105J，由 =Q吸Q放100% 得 Q放=Q吸=2.94105J60%=4.9105J，加

22、热时间 t=11min40s=700s，电热水壶的实际功率 P实=Wt=4.9105J700s=700W。8. 【答案】(1) S1 闭合；S2 接 B (2) 88 (3) 1.25A (4) 3.696105J；420s 【解析】(1) 由图知，当开关 S1 闭合，S2 接 B 时，电阻 R1 、 R2 并联，电路中的总电阻最小，由 P=U2R 可知，总功率最大，所以此状态为高温档；(2) 由图知，当开关 S1 断开，S2 接 A 时，电阻 R1 、 R2 串联，电路中的总电阻最大，由 P=U2R 可知，总功率最小，此时为低温档；当 S2 接 A，S1 闭合时，R2 被短路，只有电阻 R1

23、 接入电路，养生壶处于中温档。由 P=UI 得，正常工作时通过 R1 的电流为：I1=P中U=550W220V=2.5A，由 I=UR 得，R1 的阻值：R1=UI1=220V2.5A=88；(3) 由 P=UI 得，养生壶在低温档工作时电路中的电流为：I低=P低U=275W220V=1.25A；(4) 由 =mV 可得，水的质量：m=V=1103kg/m3110-3m3=1kg，水吸收的热量： Q吸=cm(t-t0)=4.2103J/(kgC)1kg(100C-12C)=3.696105J，由 =Q吸W 和 W=Pt 得，烧开一壶水需要的时间为： t=WP高=Q吸P高=3.696105J11

24、00W80%=420s。9. 【答案】(1) 高温档为当 S1 闭合，S2 接 B。(2) 88 (3) 1.25A (4) 420s 【解析】(1) 由图知，当开关 S1 闭合，S2 接 B 时，电阻 R1，R2 并联，电路中的总电阻最小，由 P=U2R 可知，总功率最大，所以此时养生壶为高温档。(2) 由图知，当开关 S1 断开，S2 接 A 时，电阻 R1，R2 串联，电路中的总电阻最大，由 P=U2R 可知，总功率最小，此时为低温档。当 S2 接 A，S1 闭合时，R2 被短路，只有电阻 R1 接入电路，养生壶处于中温档。由 P=UI 得，正常工作时通过 R1 的电流：I1=R中U=5

25、50W220V=2.5A，由 I=UR 得，R1 的阻值：R1=UI1=220V2.5A=88。(3) 由 P=UI 得，养生壶在低温档工作时电路中的电流：I低=P低U=275W220V=1.25A。(4) 一壶水的质量：m=V=1.0103kg/m3110-3m3=1kg，则将一壶水烧开时吸收的热量： Q吸=cmt=4.2103J/(kgC)1kg(100-12C)=3.696105J, 由 =Q吸W 得 W=Pt 得，烧开一壶水需要的时间为 t=WP高=Q吸P高=3.696105J1100W80%=420s。10. 【答案】(1) 8.4105J (2) 9.5A (3) 95.2% 【解

26、析】(1) 由密度公式 =mV 可知水的质量： m=V=1.0103kg/m32.510-3m3=2.5kg，在 1 标准大气压下，水的沸点是 100C，水吸收的热量： Q=cm(t-t0)=4.2103J/(kgC)2.5kg(100C-20C)=8.4105J。(2) 由电磁炉铭牌知其额定电压 220V，额定功率 2100W，由 P=UI 可得，正常工作时通过电磁炉的电流： I=P额U额=2100W220V9.5A。(3) 由 P=Wt 可得，烧水时电磁炉工作消耗电能： W=P额t=2100W760s=8.82105J，所以电磁炉烧水时的效率： =QW100%=8.4105J8.82105

27、J100%95.2%。11. 【答案】(1) 2A (2) 121 (3) 2.52105J (4) 81.8% 【解析】(1) 由 P=UI 可得，电热饮水机加热时电流的大小： I=P加热U=440W220V=2A。(2) 由题意可知，开关 S 闭合、 S0 断开时，电路为 R2 的简单电路，电热饮水机处于保温状态；开关 S 、 S0 闭合时，R1 与 R2 并联，电热饮水机处于加热状态，因电路中总功率等于各用电器功率之和，所以，R1 的功率： P1=P加热-P保温=440W-40W=400W 由 P=U2R 可知，正常加热时 R1 的电阻值： R1=U2P1=(220V)2400W=121

28、。(3) 水的体积：V=2L=210-3m3，由 =mV 可得，水的质量： m=V=1.0103kg/m3210-3m3=2kg 水吸收的热量： Q吸=cm(t-t0)=4.2103J/(kgC)2kg(90C-60C)=2.52105J。(4) 由 P=Wt 可得，消耗的电能： W=Pt=440W700s=3.08105J 所以，电热水器的热效率为： =Q吸W100%=2.52105J3.08105J100%=81.8%。12. 【答案】(1) 0.4A (2) 90% (3) 550 【解析】(1) 由 P=UI 可得，防雾镜正常工作时的电流： I=PU=88W220V=0.4A。(2) 正常工作 500s，平面镜吸收的热量： Q吸=c玻mt升=0.75103J/(kgC)1.2