2021中考物理分类汇编（精简版） 专题23 热电学计算题

专题23 热电学计算题

1、（2021·重庆市A卷·T19）如图甲所示，是小乔同学从废弃的电热器上拆下的加热部件，该部件由阻值不变的两根电阻丝R1、R2构成，小乔设计了图乙的电路对该部件进行检测，其中R0=22Ω，M、N为接线柱。

（1）用导线把M和N连接，只闭合开关S1，电流表示数为1A，求电源电压；

（2）把M接A，N接B，只闭合开关S1，电流表示数为0.5A，求R1的阻值；

（3）用导线把B和C连接，然后将M接A，N接B，闭合开关S1和S2，电流表示数为1.5A；检测结束后，小乔利用该部件重新组装一个加热器，求新加热器接入220V电路中能达到的最大电功率。

【答案】（1）22V；（2）22Ω；（3）3300W

【解析】解：（1）用导线把M和N连接，只闭合开关S1，此时单联，则电源电压

（2）M接A，N接B，只闭合开关S1，此时R1和R0串联，电流表示数为0.5A，则总电阻

则R1的阻值

（3）用导线把B和C连接，然后将M接A，N接B，闭合开关S1和S2，此时和并联，被短接，电流表示数为1.5A，则此时的总电阻

当和并联时总电功率最大，最大电功率为

答：（1）电源电压是22V；

（2）R1的阻值是22Ω；

（3）新加热器接入220V电路中能达到的最大电功率是3300W。

2、（2021·重庆市B卷·T20）中国茶文化源远流长，如图甲是某款工夫茶保温碟。电路原理如图乙所示，电阻R1为发热体，它的额定电功率为22W且电阻不变。电流通过发热体加热底板使茶汤保温；L为电功率忽略不计的电源指示灯。求：

（1）发热体正常工作时的电流；

（2）当实际电压为198V时，发热体工作100s消耗的电能；

（3）为了适应不同品种茶汤的保温需求，小杨对电路进行重新设计（如图丙），移动滑片可以连续调节发热体的电功率，最低可调至额定功率的四分之一，若发热体产生的热量全部被茶汤吸收，该电路电能利用率的范围是多少？（电能利用率）

【答案】（1）0.1A；（2）1782J；（3）50%~100%

【解析】解：（1）电阻R1为发热体，它的额定电功率为22W，闭合开关，发热体两端的电压是220V，根据可知，发热体正常工作时的电流

（2）电阻R1的额定电功率为22W，发热体两端的电压是220V，则根据可知电阻R1的阻值大小

当实际电压为198V时，发热体工作100s，电阻R1阻值不变，那么根据可知消耗的电能

（3）从图丙可以看到，R1和R2串联，再和灯泡L并联，移动滑片可以连续调节发热体的电功率，最低可调至额定功率的四分之一，则这个最低电功率的大小

电阻R1的阻值大小是2200Ω，则根据可知，这情况下流过电阻R1的电流大小

R1和R2串联，这时流过R2的电流是0.05A；根据可知，这情况下电阻R1的电压大小

那么R2的电压

那么这情况下变阻器R2的电功率

这种情况下，由于L为电功率忽略不计的电源指示灯，那么电路消耗的总电能

发热体R1消耗的电能

这种情况下该电路电能利用率

当滑片P滑到最右端b端时，电阻R1的电压最大，是220V，这时它的电功率是额定功率22W，滑动变阻器接入电路的电阻为零，由于L为电功率忽略不计的电源指示灯，则

这情况下该电路电能利用率

综上所述，该电路电能利用率的范围是50%~100%。

答：（1）发热体正常工作时的电流是0.1A；

（2）当实际电压为198V时，发热体工作100s消耗的电能是1782J；

（3）若发热体产生的热量全部被茶汤吸收，该电路电能利用率的范围是50%~100%。

3、（2021·重庆市B卷·T18）如图所示的电路中，电源电压恒为3V，电阻R2的阻值为30。当开关S1闭合，S2断开时，电流表示数为0.3A，求：

（1）电阻R1的阻值；

（2）当开关S1、S2均闭合时，通电10s电阻R2产生的热量。

【答案】（1）10Ω；（2）3J

【解析】解：（1）当开关S1闭合、S2断开时，电路为R1的简单电路，电流表测通过R1的电流，电阻R1的阻值

（2）当S1、S2均闭合时，R1与R2并联，电流表测干路电流，通电10s电阻R2产生的热量

答：（1）电阻R1的阻值是10Ω；

（2）当开关S1、S2均闭合时，通电10s电阻R2产生的热量是3J。

4、（2021·安徽）如图所示的电路中，电源电压U不变，r、R1和R2均为定值电阻，其中r=1Ω，R1=14Ω，S1为单刀单掷开关，S2为单刀双掷开关。闭合S1，将S2掷于1端，电压表V的示数U1=2.8V；将S2切换到2端，电压表V的示数U2=2.7V。求：

（1）电源电压U的大小；

（2）电阻R2的阻值。

【答案】（1）3.0V；（2）9Ω

【解析】

解：（1）闭合S1，将S2掷于1端，电阻R1和r串联，电压表测量R1两端的电压，通过电路的电流

r两端的电压

Ur=Ir=0.2A×1Ω=0.2V

电源电压

U=U1+Ur=2.8V+0.2V=3.0V

（2）将S2切换到2端，电阻R2和r串联，电压表测量R2两端的电压，r两端的电压

电路中的电流

电阻R2的阻值

答：（1）电源电压U的大小是3.0V；

（2）电阻R2阻值是9Ω。

5、（2021·浙江丽水·T12）智能家居带给我们健康、舒适的生活，如智能马桶（图甲）。某品牌智能马桶座圈的简易加热电路如图乙所示，电阻R1和R2是阻值恒定的电热丝，刀双掷开关S2可接a或b，再通过开关S1的通断，实现“高、中、低”三种温档的调节，其中低温档的功率为20瓦，电阻R2为1210欧。

（1）座圈加热时，把电能转化为______能；

（2）当开关S1闭合、S2接a时，该座圈的电路相当于下列选项中的______；

（3）1千瓦时的电能可供该座圈低温档工作多少小时？（____）

（4）该座圈处于中温档工作时的电功率为多少？（____）

【答案】内    C    50h    40W   

【解析】（1）[1]座圈加热时，是电流通过导体时做功，把电能转化为内能，叫电流的热效应。

（2）[2]当开关S1闭合、S2接a时，R1、R2并联，故C符合题意。

故选C。

（3）低温档功率20W，1千瓦时的电能可供该座圈低温档工作时间为

（4）低温档的功率为20瓦，R1、R2串联接入电路，总电阻为

电阻R2为1210欧，可求得R1电阻为

该座圈处于中温档时，S1闭合，S2接b，R2处于短路状态，只有R1接入电路工作，工作时的电功率为

6、（2021·浙江金华·T11）便携式无线加湿器，让你随时随地实现加湿自由。某品牌便携式无线加湿器，通过旋转开关S接触不同触点，实现高，低两个档位的转换，其简化的工作电路如图所示，铭牌上的部分参数如下表。

完成下列问题：

（1）旋转开关S接“bc”两触点时，加湿器处于______档位；

（2）加湿器低档位工作时，电路通过的电流多大？（____）

（3）加湿器高档位工作6小时，将消耗多少电能？ （____）

【答案】低    0.25A    2.16×105J   

【解析】（1）[1]旋转开关S接“bc”两触点时，只有R2接入电路中，当电阻最大时，由 可知电功率最小，处于低温档。

（2）[2]加湿器低档位工作时，电路通过的电流

（3）[3]加湿器高档位工作6小时，消耗的电能

W=P高t=10W×6×3600s=2.16×105J

7、（2021·云南·T25）交通安全要求广大司机“开车不喝酒，喝酒不开车”，酒后驾驶存在许多安全隐患。某科技兴趣小组设计了一种简易的酒精检测仪，其电路原理如图甲所示。电源电压为12V，是气敏电阻，其阻值随呼气酒精浓度K的变化关系如图乙所示，为滑动变阻器。检测前对检测仪进行“调零”，即调节滑动变阻器使电流表的示数为0.1A，调零后变阻器滑片位置保持不变。查阅到相关资料如下：

（1）求“调零”后变阻器接入电路的阻值；

（2）检测前工作10s消耗的电能；

（3）对某司机进行检测时，电流表示数为0.16A，依据信息窗资料，通过计算判断该司机属于非酒驾、酒驾还是醉驾。

【答案】（1）20Ω；（2）2J；（3）酒驾

【解析】解：（1）由甲图可知，两电阻串联，电流表测电流，当气体中的酒精浓度为0时，R1=100Ω，此时电路中的电流0.1A，根据串联电路电压的规律及欧姆定律，“调零”后变阻器接入电路的阻值

（2）检测前工作10s消耗的电能

（3）此时气敏电阻阻值为

由图可知，此时呼气酒精浓度为12×10-3mg/100mL，则血液酒精浓度为

M=12×10-3mg/100mL×2200=26.4mg/100mL

由表格可知属于酒驾。

答：（1）“调零”后变阻器接入电路的阻值20Ω；

（2）检测前工作10s消耗的电能2J；

（3）酒驾。

8、（2021·四川遂宁·T19）某校为改善学生生活条件，给学生宿舍安装了100台某品牌速热式电热水器，该电热水器铭牌标明：加热功率4400W，保温功率100W，水箱容积25L；内部结构如图甲所示，R1、R2是水箱中加热盘内的电热丝。水箱放满水后闭合开关S1开始加热，当水温升高到40℃时，温控开关S2自动切换到保温状态。同学们为弄清楚该电热水器性能，做了以下探究，请你帮助完成：

（1）R2的阻值多大？

（2）如果每台每天平均保温20h，这100台电热水器在额定电压下每天因保温要浪费多少kW·h的电能？

（3）善于观察的张林发现，当他们寝室只有热水器工作时，将一箱冷水加热1min，热水器显示屏显示水温由20℃上升到22℃，同时本寝室的电能表（如图乙）指示灯闪烁了80次，则该电热水器的效率多大？

    （ρ水=1.0×103kg/m3  c水=4.2×103J/（kg·℃） 不考虑电阻随温度变化）

【解析】（1）当S2接b时，处于加热状态，由知：

       R2的阻值为：

（2）由知因保温浪费的电能： W=Pt=0.1kW×100×20h=200kW·h

（3）1min消耗电能：

     一箱水质量：m=ρ水V=1.0×103kg/m3×2.5×10-2m3=25kg

水吸收热量：Q吸=c水m（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×25kg×（22℃-20℃）

                          =2.1×105J

         所以该电热水器的效率为：

【答案】（1）11Ω  （2）200kW·h （3）87.5%

9、（2021·江苏连云港·T23）一位设计师设计了一种“重力灯”。无论你在地球哪一个角落，无论当地的天气如何，它都可以实现照明。如图甲是这种“重力灯”的结构简化图，当重物下落时拉动绳子，转轴转动时，小灯泡就可以发光。重复以上操作，可以实现长时间照明。现挂上一个质量为25kg的重物，该重物恰好可以缓慢匀速下落。在重物下落高度为2.4m的过程中，就可以供一个标有“3.6V  1W”字样的LED灯持续正常发光4min。（g取10N/kg）

（1）甲图虚线框内一定有___________，它的工作原理是___________；

（2）求重物下落时，重力做功的功率；（__________）

（3）求重物在一次下落过程中，甲图装置能量转化的效率；（__________）

（4）取下灯泡，将甲图装置的两个输出端接入乙图中的a、b两个接线柱进行实验（设该装置在短时间实验过程中可以稳定输出3.6V电压）；R0为标有“5Ω 0.3A”的定值电阻，滑动变阻器R1标有“50Ω  1A”，电流表选择量程为0~0.6A，电压表选择量程为0~3V；为了保证电路安全，求滑动变阻器接入电路的阻值变化范围。（__________）

【答案】发电机    电磁感应    2.5W    40%    7~25Ω   

【解析】解：（1）[1][2]转轴转动时，小灯泡就可以发光，即产生了电能，所以甲图虚线框内一定有发电机；发电机的工作原理是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，就会在导体中产生感应电流，即它的工作原理是电磁感应原理。

（2）[3]这个质量为25kg的重物，它的重力

它的重力是250N；重物下落高度为2.4m，则这个过程重力做的功

重力做的功是600J；这个过程可以供一个标有“3.6V  1W”字样的LED灯持续正常发光4min，也是说重物下落2.4m，消耗的时间是，根据可知，重力做功的功率

重力做功的功率是2.5W。

（3）[4]由[3]解析可知，重力做的功是600J，这是总功；这个过程中可以供一个标有“3.6V  1W”字样的LED灯持续正常发光4min，正常发光，则灯的电功率是1W，时间是，那么根据可知，甲图装置所做的有用功

甲图装置能量转化的效率

甲图装置能量转化的效率是40%。

（4）[5]观察题中的条件，R0为标有“5Ω  0.3A”的定值电阻，即流过R0的电流最大只能是0.3A；滑动变阻器R1标有“50Ω  1A”，即流过R1的电流最大只能是1A；电流表选择量程为0~0.6A，即流过电流表的电流最大只能是0.6A；由上述可知，三个电流值：0.3A、1A、0.6A，并且这个是串联电路，电流处处相等，那么电路中最大电流只能是0.3A，根据欧姆定律得

解得，即R1最小阻值为7Ω；

电压表选择量程为0~3V，则电压表的示数最大只能是3V，电压表并联在R1两端，则R1两端的最大电压是3V，根据串联电路的分压原理，电阻越大，分得的电压越大，则这时R1的电阻是最大的，根据可知

解得，即R1最大阻值为25Ω；综上所述，为了保证电路安全，R1接入电路的阻值变化范围是7~25Ω。

答：（1）甲图虚线框内一定有发电机，它的工作原理是电磁感应；

（2）重物下落时，重力做功的功率是2.5W；

（3）重物在一次下落过程中，甲图装置能量转化的效率是40%；

（4）为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路的阻值变化范围是7~25Ω。

10、（2021·四川乐山·T40）如图所示电路中，灯泡L标有“6V  3W”字样（不计温度对灯丝电阻的影响）。当开关S1、S2均闭合，滑动变阻器的滑片P在最左端时，电流表示数为1.5A，并且灯泡L正常发光；当开关S1闭合、S2 断开，滑动变阻器的滑片P在中点时，电流表的示数为 0.25A。求：

（1）电源电压；

（2）定值电阻R的阻值；

（3）开关S1闭合后，电路中的最小功率。

【答案】（1）6V；（2）6Ω；（3）1W。

【解析】

11、（2021·四川泸州·T24）郝奇同学周末给外婆整理房间时发现，有一双如图所示的烘鞋器左脚已不通电，右脚还能正常工作。郝奇同学在220V的家庭电路中只接入烘鞋器的右脚，工作3min观察到标有“220V，2000imp/kW.h”的家用电能表指示灯闪烁了1次。再拆开检修时发现左右脚的电阻丝是并联的，左脚的电阻丝已锈蚀，于是他用一根新的电阻丝R1进行替换，然后在220V家庭电路中只接入烘鞋器的两脚，3min内观察到这个电能表的指示灯闪烁了11次，求：

（1）只接入烘鞋器右脚时消耗的电功率；

（2）电阻丝R1的阻值；

（3）为使这套烘鞋器的左右脚的电功率相等，应将左脚替换为阻值为R2的另一新电阻丝，则R1和R2的阻值相差多少？

【答案】（1）10W；（2）484Ω；（3）4356Ω

【解析】解：（1）只接入烘鞋器右脚时消耗的电能

只接入烘鞋器右脚时消耗的电功率

（2）接入双脚时消耗的电能

总功率

R1的功率

电阻丝R1的阻值

（3）原先左脚的电阻

则R1和R2的阻值相差

答：（1）只接入烘鞋器右脚时消耗的电功率为10W；

（2）电阻丝R1的阻值为484Ω；

（3）则R1和R2的阻值相差4356Ω。