2020年中考物理计算题解题方法全攻略（综合）专题4.2 初中热电综合计算题

专题4.2初中热电综合计算题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、欧姆定律、焦耳定律等。【例题1】（2019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110Ω，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88Ω。【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；典例突破知识回顾（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＝＝＝88Ω。【例题2】（2019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额定功率低温挡440W中温档高温挡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•℃））【答案】（1）R1的电阻是11Ω；（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＝＝＝110Ω；（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＝ηW＝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℃。1．（2019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”）中考达标训练题（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121Ω；（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＝＝＝121Ω；（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）2×3×121Ω＝60.75W。2．（2019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100Ω，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•℃）]【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：η＝×100%＝×100%＝40%。3．（2019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•℃），ρ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。【答案】（1）养生壶正常工作的电阻为44Ω。（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=𝑈2𝑈可得，养生壶正常工作时的电阻：R=𝑈2𝑈=(220𝑈)21100𝑈=44Ω。（2）1L水的质量：m＝ρV＝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η=𝑈吸𝑈可得，养生壶消耗的电能：W=𝑈吸𝑈=3.696×105𝑈80%=4.62×105J，由P=𝑈𝑈可得，养生壶工作时间：t=𝑈𝑈=4.62×105𝑈1100𝑈=420s。（3）转盘转动40转消耗电能：W=401200kW•h=130kW•h＝1.2×105J，t＝2min＝120s，电养生壶的实际功率：P实=𝑈𝑈=1.2×105𝑈120𝑈=1000W。4.（2019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：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：η=𝑈吸𝑈×100%=3.36×105𝑈4.2×105𝑈×100%=80%。5．（2018•烟台）常温常压下，一台标有“220V2000W“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．（2018•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Ω；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===24.2Ω；（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：m===0.5kg。7．（2017•威海）一个标有“220V1200W”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．（2018•临沂）小