专题23 热电综合计算题对策练习

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专题23 热电综合计算题对策  解决专题问题策略 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。一、解决电热综合计算题一般涉及到的物理公式1.物体吸热公式：Q吸=cm(t-t0)=cm△t2.放热公式：Q放=cm(t0-t)=cm△t3.热值公式：Q放=mq4.热效率公式：η= Q有/Q总5.电功公式：W=UIt注意：公式W=UIt，适用于任何电路，而公式的变形式W=IRt和只适用于纯电阻电路，即将电能全部转化为热能的电路。6.电功率公式：（1）定义式P=W/t（2）计算式：P=UI（3）推导式:.二、解决电热综合计算题一般涉及到的物理规律1.热平衡方程：Q吸= Q放2.串并联电路电流、电压特点：串联电路：（1）串联电路中各处电流相等，即I=I1=I2=……=In；（2）串联电路两端的电压等于各支路电压之和,即:U=U1+U2+……+Un；（3）串联电路的总电阻等于各串联电阻阻值之和，即R=R1+R2+……+Rn。并联电路：（1）并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，即I=I1+I2+……+In；（2）各并联支路两端电压相等，即：U=U1=U2=……=Un；（3）并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻的阻值倒数之和，即1/R=1/R1+1/R2+……+1/Rn。3.欧姆定律：I=U/R4.焦耳定律：Q=IRt中考典型例题解析 【例题1】（2020山东潍坊） 图甲是一款紫砂电饭锅，其简化电路如图乙所示，R1、R2是电热丝，R1的阻值为110Ω，通过单独或同时闭合S1、S2实现低温、中温、高温三个挡位间的切换，其铭牌如图丙所示，求：加热效率80%额定电压220V电功率低温挡440W中温挡880W高温挡  (1)低温挡加热时电流的大小；(2)电热丝R2的阻值；(3)已知粥的比热容c粥=4.0×103J/（kg·℃），将2.2kg的粥用高温挡从20℃加热到74℃需要的时间。【例题2】（2020齐齐哈尔）如图甲所示是某品牌电饭煲，图乙是该电饭煲的原理图。它有高温和保温两档，通过开关S进行调节，R0与R为阻值不同的电热丝。现在将该电饭煲接在220V的电源上，用高温档工作时，电路的总功率为1000W；用保温档工作时，电路的总功率为440W．已知c水＝4.2×103J/（kg℃）。求： 甲                        乙（1）电饭煲在高温档时，开关S应　   　（选填“闭合”或“断开”）。（2）电热丝R0的阻值是多少？（3）当电饭煲处于保温档时，电路中的电流是多少？（4）用电饭煲将质量为2kg的水加热，使其温度升高30℃，则水吸收的热量是多少？【例题3】（2020辽宁盘锦）在比较不同物质吸热情况的实验中，用额定功率为250W的电加热器分别对质量相等的水和食用油加热2min，电加热器均正常工作，记录的数据如下表所示，[忽略汽化对质量的影响，c水=4.2×103J/（kg·℃）]求：(1)给水加热时，电加热器消耗的电能。(2)若电加热器对水加热的效率为84%，水吸收的热量。(3)食用油的质量。物质初温/℃末温/℃水1838食用油1868临门一脚预测练 1.（2020四川南充）市面上的电热水壶大多具有加热和保温功能。下图是某电热水壶的电路简图，开关K接通后，开关S自动与触点a、b接通，热水壶开始烧水；当壶内水温达到100oC时，温控开关S自动与a、b断开，并立即与触点c接通，水壶进入保温状态。已知电源电压为220V，电阻R1=50Ω，这种水壶的加热功率P加热是保温功率P保温的5倍，水的比热容c=4.2x103J/(kg.oC)，R1、R2电阻不受温度影响。求：(1)将1kg初温为35oC的水加热到100oC需要吸收多少热量?(2)电阻R2的阻值。(3)在晚上用电高峰期将1kg初温为35oC的水加热到100oC需用时300s，若加热效率为91%，则晚上用电高峰期的实际电压为多少?2.（2020贵州黔东南）小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆。内部加热系统和按摩系统两部分组成。加热系统的加热电阻额定电压为220V，额定功率为605W，问：(1)小明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入6kg 初温为20℃的水，加热系统的加热电阻正常工作16min将水加热到40°C，此加热过程中吸收的热量是多少？（c水=4.2×103J/(kg·°C)）(2)加热系统加热时的热效率是多少？ （结果精确到 0.1%）(3)当小明家的实际电压是200V，加热电阻工作的实际功率是多少？（加热电阻阻值不随温度变化而变化）(4)足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是12V（按摩系统将交流电压转换为12V），工作电流为4A，其电阻为0.5Ω，电动机工作中因发热损失的功率是多少？3.（2020河南）在家电博览会上，小亮家买了一款标有“220V 3000W”的电热水器。(1)电热水器中的电热管工作时利用的是电流的_____效应。智能化遥控器通过红外线对热水器进行温度控制，红外线是_____（选填“可见”或“不可见”）光；(2)大功率家用电器需要使用专用插座，插座的常用规格有10A和16A两种，通过计算说明该电热水器应选用哪种规格的插座______；(3)已知该电热水器的加热效率为 90% ，求它正常工作时把 30 L 水从 20 ℃加热到 47 ℃需要的时间______。（ρ水=1.0×103 kg/m3，c水=4.2×103 J/（kg∙℃）。4．（2020湖南衡阳）初（17001）班教室里有一款饮水机，其工作电路可简化为如图甲所示的电路。S是温度控制开关，根据饮水机内水杯中水温的变化自动切换加热和保温两种工作状态，R1、R2是加热管的电阻（不考虑阻值受温度变化影响），它的部分技术参数如表所示、试回答下列问题：（1）S闭合时，饮水机处于　   　工作状态。R2的阻值是　   　Ω。（2）水杯中装满20℃水时，饮水机正常工作，加热多长时间可将水烧开？[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），当时气压设定为1标准大气压，不考虑热损失]（3）最近一次使用时，加热管R1损坏了，物理兴趣小组的同学们利用电位器（相当于滑动变阻器，以下称为变阻器）设计了如图乙所示的电路来控制加热管R2的发热功率，在老师的指导下进行模拟实验，将滑片从变阻器的一端滑到另一端的过程中，同学们通过实验测量，得出变阻器消耗的电功率P随电流I关系的图象如图丙所示，则：①求R2的发热功率范围。②变阻器的最大功率多大？③简述：这种设计方案有什么不妥之处（指出一种合理的不妥情况即可）。5．（2021武汉一模）图为某电热器的电路原理图，通过将开关S置于不同的位置，可以实现“加热”和“保温”两种状态的变换，对应的额定功率分别为800W和40W。（1）将开关S接“1”时，电热器处于　　（选填“加热”或“保温”）状态。（2）电热器在加热状态下正常工作，将0.5kg初温为20℃的水加热到100℃，需要多长时间？（【水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），假设电能全部转化为水的内能】6.（2021绥化一模）小明的妈妈利用天然气灶烧水，把质量为1kg的20℃的水烧开（在标准大气压下）．（1）通过观察天燃气表得知消耗了0.01m3的天然气，如果天然气的密度为0.7kg/m3，烧水时消耗天然气多少千克？（2）在此过程中水需要吸收多少热量？（3）用额定功率是800W的电热壶在220V额定电压下，烧开同样质量的水，若电能转化为内能的效率是84%，则通电时间是多少？7.（2021江西二模）如图（甲）所示是生活中常见的自动加热、保温的电水壶，它的铭牌如下面表格。现将它接在220V的电压下工作。已知水的比热容为4.2×103J／（kg.℃）额定电压220V频率50Hz容积6L加热功率1000W保温功率40W （1）如图（乙）所示为电水壶的电路图，其中R0是电热水壶中的电热管，R是与电热水壶的电热管串联的电阻，S是一个能自动切换的温控开关，此热水壶是在热胆中储水，由电热管加热工作的。请根据电路图判断：在什么情况下，电水壶处于加热状态？在什么情况下，电水壶处于保温状态？              乙  （2）请根据铭牌数据信息，计算R0和R的阻值分别是多少？（3）电水壶处于加热状态时，在840s时间内，使热胆中2kg、20℃的水温度升高到100℃。求电水壶的热效率。8.（2021山东德州一模）如甲图所示的电压力锅，集压力锅、电饭锅的优点于一体，省时节电，热效率高。电压力锅工作原理如图乙，已知R2的电阻值为48.4Ω，单独闭合开关S1时，压力锅的功率为80W。（1）单独闭合开关S1时，电压力锅处于______状态（选填“保温”或“加热”）。（2）R1的电阻是多少？（3）同时闭合开关S1和S2，电压力锅工作1min消耗的电能是多少？9．（2021山西二模）在这次新冠肺炎抗疫战中，中医药为诊疗发挥了积极作用，成为抗疫“中国方法”的重要组成部分。小明对家里的电中药壶进行观察，并用水替代中药进行了相关研究。收集和记录数据如下表。请你结合他的调查研究，完成下列问题。观察对象观察记录研究记录电中药壶成分：紫砂电源：容积：档位：高温低温①水的质量，水的初温②用高温档加热，水的末温③壶内加热体由两个相同的发热电阻组成④（1）请在虚线框内画出电中药壶内部的电路图；（2）求电中药壶内部一个发热电阻的阻值；（3）求高温加热时，电中药壶的加热效率。10. （2020广西河池）某品牌家用电热水器的简化电路如图所示，热水器有快加热、慢加热和保温三个工作状态。热水器内装有40kg的水，慢加热额定功率为1210W，保温额定功率为605W，R1、R2均为加热电阻（温度对电阻的影响忽略不计）。（水的比热c=4.2×103J/（kg•℃））求：(1)热水器把水从20℃加热到70℃时，水吸收的热量是多少J？(2)开关S1闭合，S2接b点时，电热水器处于慢加热工作状态，电阻R1的阻值是多少Ω？(3)电热水器在快加热工作状态下正常工作，要产生2.42×106J的热量，需要多少s？