四川省达州市2020年中考物理二轮复习 计算题03 类型三 电热计算题型突破课件

类型3电热计算1.某型号电热水瓶具有加热､保温､电动出水及干烧断电功能。其简化电路如图所示，S1是壶底温控开关，通常闭合，当壶底发热盘的温度达到120℃自动断开；S2是壶壁温控开关，按下时对水加热，水烧开后自动断开，电热水瓶处于保温状态；S3是电动出水开关，按下时闭合，电磁泵将水抽出。已知电热水瓶保温功率为50W，加热功率为1000W。(1)电热水瓶处于保温状态且不抽水时，电路中的电阻是多大?(2)闭合S3，电磁泵两端电压为12V，已知R3阻值为200Ω，求电磁泵的电功率。(3)若水烧开后，S2没有自动断开，则瓶里的水烧干后，经过多长时间，S1才会断开?[已知发热盘的质量为0.5kg，比热容为0.5×103J/(kg·℃)。设水烧干瞬间，发热盘的温度为110℃，不计热损失]解：(1)闭合开关S1和S2，电阻R1和R2并联，处于加热状态；只闭合开关S1时，只有电阻R2工作，处于保温状态；只闭合开关S1和S3时，电磁泵和电阻R3串联，电磁泵将水抽出，电动机工作。电热水瓶处于保温状态且不抽水时，只有电阻R2工作，根据P=U2/R可得，电路中的电阻：R2=U2/P保温=(220V)2/50W=968Ω；(2)闭合S1､S3时，电磁泵和电阻R3串联，已知此时电磁泵两端电压为12V，则电阻R3两端的电压：U3=U-U泵=220V-12V=208V，这一支路的电流：I=U3/R3=208V/200Ω=1.04A，则电磁泵的电功率：P泵=U泵I=12V×1.04A=12.48W；(3)瓶里的水烧干后，发热盘吸收的热量：Q吸=cm(t-t0)=0.5×103J/(kg·℃)×0.5kg×(120℃-110℃)=2500J，瓶里的水烧开后，S2没有自动断开(仍然是加热状态)，不计热损失，电流产生的热量全部被发热盘吸收，即W=Q放=Q吸，由P=W/t可得，水烧干后到S1断开所需的时间：t=W/P加热=Q吸/P加热=2500J/1000W=2.5s。2.小明家某型号电热加湿器的原理图如图甲所示，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/V220高挡发热功率/W400注水仓最大注水量/kg3(1)开关处于图示位置，电热加湿器的状态是_____(选填“关”“低挡”或“高挡”)；(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的功率与时间图像如图乙所示，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摄氏度?[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，只接通加湿器在低挡加热，发现家中3000revs/(kW·h)的电能表转盘在400s内转了27r，求此时电阻R2的实际功率。关解：(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=U2/R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=U2/P高=(220V)2/400W=121Ω；(3)由图乙知，工作30min时，其中高挡工作时间为10min，低挡工作时间为20min，由P=W/t可得，在高挡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在此次高挡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=cmΔt可得，水升高的温度：Δt=Q吸/cm=2.4×105J/(4.2×103J/(kg·℃))×3kg≈19℃；(4)加湿器在400s内消耗的电能：W=27/3000kW·h=0.009kW·h=3.24×104J，加湿器在低挡加热的实际功率：P′低=W/t=3.24×104J/400s=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，处于低挡，由P=I2R可得，电路中的电流：，此时电阻R2的实际功率：P2=I2R2=I2×3R1=(9/22A)2×3×121Ω=60.75W。A229121Ω×481W4R′P3R+R′PR+R′PI1低11低21低3.一般热水器由加热系统､测温系统和控水系统组成。某台电热水器铭牌部分信息已经模糊，如表所示，其测温系统可以简化为如图甲所示的电路，电源电压为9V恒定电源，R1为4Ω定值电阻，R2为热敏电阻，其阻值随温度变化的关系如图乙所示。额定功率额定电压220V水箱容积60L建议使用人数3~4(1)为估算电热水器的额定功率，关闭其他用电器，让热水器正常工作1min，观察电能表，如图丙所示，转动了150r，消耗电能kW·h，则该电热水器的额定功率是W。(2)若已装满水的水箱温度显示75℃时突然停电，但不停水。现有4人要洗浴，正值秋冬季节，需用40℃热水洗浴，通过控水系统将10℃冷水和水箱中热水进行调配，请问每人平均用水量是多少升?(不计热损失，ρ水=1.0×103kg/m3)(3)控温系统某时刻电压表示数为4V，此时水箱中水温是多少?0.053000解：(2)由ρ=m/V可得，水箱内热水的质量：m热水=ρ水V=1.0×103kg/m3×60×10-3m3=60kg，设需要加入冷水的质量为m冷，则达到热平衡时(即水温最终为40℃)，热水放出的热量等于冷水吸收的热量，即：cm热水(t-t01)=cm冷水(t02-t)，化简得：m热水(t-t01)=m冷水(t02-t)，即：60kg×(75℃-40℃)=m冷水(40℃-10℃)，解得：m冷水=70kg，因为原来水箱中有热水60kg，所以此时水的总质量：m总=m热水+m冷水=60kg+70kg=130kg，有4人要洗浴，则每人平均用水的质量：m′=m总/4=130kg/4=32.5kg，由ρ=m/V可得，每人平均用水的体积：V′=m′/ρ水=32.5kg/(1.0×103kg/m3)=32.5×10-3m3=32.5L；