專項(xiàng)素養(yǎng)綜合全練(八)電熱綜合計(jì)算專題1.(跨學(xué)科·物理學(xué)與日常生活)(2023四川樂(lè)山中考)如圖所示,

圖甲為某電飯鍋的實(shí)物圖、圖乙為其電路原理圖、圖丙為

電飯鍋銘牌的主要參數(shù),R1和R2為電阻不變的電熱絲,S1為總

開(kāi)關(guān),S2為溫控開(kāi)關(guān)。該電飯鍋可以通過(guò)S1、S2兩個(gè)開(kāi)關(guān)的

斷開(kāi)與閉合實(shí)現(xiàn)加熱、保溫兩個(gè)擋位的變化。將電飯鍋接

入電源電壓為220V的電路中,求:

類(lèi)型一多擋電熱器類(lèi)額定電壓220V加熱功率880W保溫功率80W丙(1)電飯鍋在處于加熱擋時(shí)的電流;(2)電飯鍋處于保溫?fù)鯐r(shí),持續(xù)工作10min,產(chǎn)生的熱量是多少焦;(3)R1和R2的阻值。解析

(1)由圖丙參數(shù)可知,電飯鍋的加熱擋功率P加=880W,

由P=UI可知,電飯鍋在處于加熱擋時(shí)的電流:I=

=

=4A;(2)由P=

可知,電飯鍋處于保溫?fù)鯐r(shí),持續(xù)工作10min產(chǎn)生的熱量:Q=W=P保t=80W×10×60s=4.8×104J;(3)由圖乙可

知,當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合,S2斷開(kāi)時(shí),R1、R2串聯(lián),根據(jù)串聯(lián)電路的電阻

特點(diǎn)可知,此時(shí)電路中的總電阻最大,由P=

可知,電路中的總功率最小,電飯鍋處于保溫?fù)?當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2都閉合時(shí),只有R1工作,電路中的總電阻最小,總功率最大,電飯鍋處于加熱

擋;由P=

可知,R1的阻值:R1=

=

=55Ω;R1、R2的串聯(lián)總電阻:R=

=

=605Ω,R2的阻值:R2=R-R1=605Ω-55Ω=550Ω。2.(跨學(xué)科·物理學(xué)與日常生活)(2023四川瀘州中考)某種帶保

溫功能的電熱水壺,其發(fā)熱部分電路如圖所示。已知電源電

壓U=220V保持不變,電阻絲R1=110Ω、R2=88Ω。通過(guò)調(diào)節(jié)

開(kāi)關(guān)S1、S2可以實(shí)現(xiàn)低溫、中溫、高溫三擋的切換;當(dāng)水溫

降到60℃時(shí),電路自動(dòng)切換成低溫?fù)踹M(jìn)行保溫。已知c水=4.2

×103J/(kg·℃)。

(1)當(dāng)電熱水壺處于中溫?fù)鯐r(shí),求電熱水壺消耗的電功率;(2)當(dāng)電熱水壺分別處于高溫?fù)跖c低溫?fù)鯐r(shí),求通過(guò)電阻絲

R1的電流之比;(3)用電熱水壺高溫?fù)醢裮=2kg的水從t1=28℃加熱到t2=

100℃,自動(dòng)斷電,其中電熱水壺加熱效率η=84%。當(dāng)電熱

水壺中水溫降到60℃時(shí),繼續(xù)保溫t=1.8h,問(wèn)電熱水壺這次

加熱和保溫一共消耗多少度電?解析

(1)當(dāng)S1閉合,S2撥到B時(shí),R1、R2并聯(lián);當(dāng)S1斷開(kāi),S2撥到A

時(shí),R1、R2串聯(lián);當(dāng)S1閉合,S2撥到A時(shí),電路為R1的簡(jiǎn)單電路;由

P=UI=

可知,R1、R2并聯(lián)時(shí),電路中的電阻最小,電功率最大,電熱水壺為高溫?fù)?R1、R2串聯(lián)時(shí),電路中的電阻最大,電

功率最小,電熱水壺為低溫?fù)?電路為R1的簡(jiǎn)單電路時(shí),為中溫

擋;則電熱水壺處于中溫?fù)鯐r(shí)消耗的電功率:P中=

=

=440W。(2)高溫?fù)跬ㄟ^(guò)電阻絲R1的電流:

=

=

=2A,低溫?fù)跬ㄟ^(guò)電阻絲R1的電流:

=

=

=

A,則電熱水壺分別處于高溫?fù)跖c低溫?fù)鯐r(shí)通過(guò)電阻絲R1的電

流之比:

=

=

。(3)低溫?fù)鯐r(shí),R1、R2串聯(lián),此時(shí)電路的總電阻:R低=R1+R2=110Ω+88Ω=198Ω,則低溫?fù)醯碾姽β?P低

=

=

=

W,由P=

可知,電熱水壺保溫消耗的電能:W保溫=P低t=

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

可知,電熱水壺加熱消耗的電能:W加熱=

=

=7.2×105J,則電熱水壺這次加熱和保溫一共消耗電能:W=W加熱+W保溫=7.2×105J+1.584×106J=2.304×106J=

0.64kW·h=0.64度。類(lèi)型二電熱綜合計(jì)算類(lèi)3.(2023內(nèi)蒙古赤峰中考)小明給家里買(mǎi)電熱水壺,他測(cè)試了

價(jià)格相同的甲、乙兩款電熱水壺,它們的銘牌如圖所示。均

正常工作,都把質(zhì)量為1kg的水從20℃加熱到42℃,甲用時(shí)

125s,乙用時(shí)120s。[c水=4.2×103J/(kg·℃)](1)甲電熱水壺正常工作時(shí)電阻是多大?(2)質(zhì)量為1kg的水從20℃加熱到42℃,吸收的熱量是多少?(3)如果從甲或乙中選擇一款節(jié)能的電熱水壺,通過(guò)計(jì)算分

析,他應(yīng)該選擇哪一款?

甲乙解析

(1)由P=

可得甲電熱水壺正常工作時(shí)電阻為R甲=

=

=55Ω。(2)質(zhì)量為1kg的水從20℃加熱到42℃,吸收的熱量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(42℃-20

℃)=9.24×104J。(3)把質(zhì)量為1kg的水從20℃加熱到42℃,

甲電熱水壺用電量W甲=P甲t甲=880W×125s=1.1×105J;乙電熱

水壺用電量W乙=P乙t乙=1000W×120s=1.2×105J;因?yàn)閃甲<W乙,

所以甲電熱水壺更節(jié)能,選擇甲電熱水壺。4.(跨學(xué)科·物理學(xué)與日常生活)(2023重慶中考B卷)李老師桌

上有一張老式加熱鼠標(biāo)墊(內(nèi)有一根加熱電阻絲),如圖所示,

鼠標(biāo)墊質(zhì)量為200g,規(guī)格為“5V

5W”。忽略溫度對(duì)電

阻的影響。(1)求鼠標(biāo)墊的電阻;(2)鼠標(biāo)墊正常工作10min,溫度升高7℃,若此過(guò)程中熱損失

為30%,估算鼠標(biāo)墊的比熱容;(3)月月想幫老師擴(kuò)大鼠標(biāo)墊溫度調(diào)節(jié)范圍,現(xiàn)有12V的電

源、規(guī)格為“5Ω

2A”“20Ω

1A”的兩個(gè)滑動(dòng)變阻器。她準(zhǔn)備通過(guò)滑動(dòng)變阻器來(lái)保護(hù)電路并調(diào)節(jié)鼠標(biāo)墊加熱

功率,請(qǐng)你幫她選擇合適的滑動(dòng)變阻器接入電路,并計(jì)算改裝

后電路消耗的最大功率與最小功率的差值。

解析

(1)鼠標(biāo)墊的電阻R鼠標(biāo)墊=

=

=5Ω。(2)鼠標(biāo)墊正常工作10min消耗的電能W=Pt=5W×10×60s=3000J,鼠

標(biāo)墊的比熱容c=

=

=

=1.5×103

J/(kg·℃)。(3)鼠標(biāo)墊允許通過(guò)的最大電流I鼠標(biāo)墊大=

=

=1A;通過(guò)滑動(dòng)變阻器來(lái)保護(hù)電路并調(diào)節(jié)鼠標(biāo)墊加熱功率,滑

動(dòng)變阻器應(yīng)與鼠標(biāo)墊串聯(lián),根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理,滑動(dòng)變阻器至少應(yīng)負(fù)擔(dān)電壓:U滑=U-U鼠標(biāo)墊=12V-5V=7V;滑動(dòng)變阻器

連入電路的最小阻值R滑小=

=

=7Ω,故應(yīng)選規(guī)格為“20Ω

1A”的滑動(dòng)變阻器接入電路,因?yàn)殡娐分性试S通

過(guò)的