沪科版九年级物理专项素养综合练(八)电热综合计算专题课件

专项素养综合全练(八)电热综合计算专题1.(跨学科·物理学与日常生活)(2023四川乐山中考)如图所示,

图甲为某电饭锅的实物图、图乙为其电路原理图、图丙为

电饭锅铭牌的主要参数,R1和R2为电阻不变的电热丝,S1为总

开关,S2为温控开关。该电饭锅可以通过S1、S2两个开关的

断开与闭合实现加热、保温两个挡位的变化。将电饭锅接

入电源电压为220V的电路中,求:

类型一多挡电热器类额定电压220V加热功率880W保温功率80W丙(1)电饭锅在处于加热挡时的电流;(2)电饭锅处于保温挡时,持续工作10min,产生的热量是多少焦;(3)R1和R2的阻值。解析

(1)由图丙参数可知,电饭锅的加热挡功率P加=880W,

由P=UI可知,电饭锅在处于加热挡时的电流:I=

=

=4A;(2)由P=

可知,电饭锅处于保温挡时,持续工作10min产生的热量:Q=W=P保t=80W×10×60s=4.8×104J;(3)由图乙可

知,当开关S1闭合,S2断开时,R1、R2串联,根据串联电路的电阻

特点可知,此时电路中的总电阻最大,由P=

可知,电路中的总功率最小,电饭锅处于保温挡;当开关S1、S2都闭合时,只有R1工作,电路中的总电阻最小,总功率最大,电饭锅处于加热

挡;由P=

可知,R1的阻值:R1=

=

=55Ω;R1、R2的串联总电阻:R=

=

=605Ω,R2的阻值:R2=R-R1=605Ω-55Ω=550Ω。2.(跨学科·物理学与日常生活)(2023四川泸州中考)某种带保

温功能的电热水壶,其发热部分电路如图所示。已知电源电

压U=220V保持不变,电阻丝R1=110Ω、R2=88Ω。通过调节

开关S1、S2可以实现低温、中温、高温三挡的切换;当水温

降到60℃时,电路自动切换成低温挡进行保温。已知c水=4.2

×103J/(kg·℃)。

(1)当电热水壶处于中温挡时,求电热水壶消耗的电功率;(2)当电热水壶分别处于高温挡与低温挡时,求通过电阻丝

R1的电流之比;(3)用电热水壶高温挡把m=2kg的水从t1=28℃加热到t2=

100℃,自动断电,其中电热水壶加热效率η=84%。当电热

水壶中水温降到60℃时,继续保温t=1.8h,问电热水壶这次

加热和保温一共消耗多少度电?解析

(1)当S1闭合,S2拨到B时,R1、R2并联;当S1断开,S2拨到A

时,R1、R2串联;当S1闭合,S2拨到A时,电路为R1的简单电路;由

P=UI=

可知,R1、R2并联时,电路中的电阻最小,电功率最大,电热水壶为高温挡;R1、R2串联时,电路中的电阻最大,电

功率最小,电热水壶为低温挡;电路为R1的简单电路时,为中温

挡;则电热水壶处于中温挡时消耗的电功率:P中=

=

=440W。(2)高温挡通过电阻丝R1的电流:

=

=

=2A,低温挡通过电阻丝R1的电流:

=

=

=

A,则电热水壶分别处于高温挡与低温挡时通过电阻丝R1的电

流之比:

=

=

。(3)低温挡时,R1、R2串联,此时电路的总电阻:R低=R1+R2=110Ω+88Ω=198Ω,则低温挡的电功率:P低

=

=

=

W,由P=

可知,电热水壶保温消耗的电能:W保温=P低t=

W×1.8×3600s=1.584×106J;水吸收的热量:Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃-28℃)=6.048×105J,由η=

可知,电热水壶加热消耗的电能:W加热=

=

=7.2×105J,则电热水壶这次加热和保温一共消耗电能:W=W加热+W保温=7.2×105J+1.584×106J=2.304×106J=

0.64kW·h=0.64度。类型二电热综合计算类3.(2023内蒙古赤峰中考)小明给家里买电热水壶,他测试了

价格相同的甲、乙两款电热水壶,它们的铭牌如图所示。均

正常工作,都把质量为1kg的水从20℃加热到42℃,甲用时

125s,乙用时120s。[c水=4.2×103J/(kg·℃)](1)甲电热水壶正常工作时电阻是多大?(2)质量为1kg的水从20℃加热到42℃,吸收的热量是多少?(3)如果从甲或乙中选择一款节能的电热水壶,通过计算分

析,他应该选择哪一款?

甲乙解析

(1)由P=

可得甲电热水壶正常工作时电阻为R甲=

=

=55Ω。(2)质量为1kg的水从20℃加热到42℃,吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(42℃-20

℃)=9.24×104J。(3)把质量为1kg的水从20℃加热到42℃,

甲电热水壶用电量W甲=P甲t甲=880W×125s=1.1×105J;乙电热

水壶用电量W乙=P乙t乙=1000W×120s=1.2×105J;因为W甲<W乙,

所以甲电热水壶更节能,选择甲电热水壶。4.(跨学科·物理学与日常生活)(2023重庆中考B卷)李老师桌

上有一张老式加热鼠标垫(内有一根加热电阻丝),如图所示,

鼠标垫质量为200g,规格为“5V

5W”。忽略温度对电

阻的影响。(1)求鼠标垫的电阻;(2)鼠标垫正常工作10min,温度升高7℃,若此过程中热损失

为30%,估算鼠标垫的比热容;(3)月月想帮老师扩大鼠标垫温度调节范围,现有12V的电

源、规格为“5Ω

2A”“20Ω

1A”的两个滑动变阻器。她准备通过滑动变阻器来保护电路并调节鼠标垫加热

功率,请你帮她选择合适的滑动变阻器接入电路,并计算改装

后电路消耗的最大功率与最小功率的差值。

解析

(1)鼠标垫的电阻R鼠标垫=

=

=5Ω。(2)鼠标垫正常工作10min消耗的电能W=Pt=5W×10×60s=3000J,鼠

标垫的比热容c=

=

=

=1.5×103

J/(kg·℃)。(3)鼠标垫允许通过的最大电流I鼠标垫大=

=

=1A;通过滑动变阻器来保护电路并调节鼠标垫加热功率,滑

动变阻器应与鼠标垫串联,根据串联电路分压原理,滑动变阻器至少应负担电压:U滑=U-U鼠标垫=12V-5V=7V;滑动变阻器

连入电路的最小阻值R滑小=

=

=7Ω,故应选规格为“20Ω

1A”的滑动变阻器接入电路,因为电路中允许通

过的