北师大版初中九年级物理专项素养综合练(十)电热的综合计算课件

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1.(2023安徽中考)为估测一个电热水壶烧水时的电功率,小林在壶中装入质量为1 kg的水,接入家庭电路中,通电加热210 s,水温从20 ℃上升到70 ℃。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。(1)求该过程中水吸收的热量;(2)若电流产生的热量全部被水吸收,请通过计算估测该热水 壶的电功率;(3)用上述方案估测出的电功率与实际功率相比,偏大还是偏 小?简要说明原因。
答案    (1)2.1×105 J    (2)1 000 W    (3)偏小,由于加热过程中 存在热量的损失,水吸收的热量会小于电热水壶消耗的电 能。
解析    (1)水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg× (70 ℃-20 ℃)=2.1×105 J;(2)若电流产生的热量全部被水吸收, 则电热水壶消耗的电能:W=Q吸=2.1×105 J,电热水壶的电功 率:P= = =1 000 W;(3)加热过程中,由于存在热量的损失,水吸收的热量会小于电热水壶消耗的电能,根据P= 可知,估测的电功率会小于电热水壶的实际功率。
2.(新考向·项目式学习)(2024河南卫辉期末)如图1是陈老师 办公室电热水壶的照片,如图2是其内部电路的简化图。电 路主要由并联的两个支路组成:一支路是由指示灯(2 V　0.1 W)和“限流电阻”串联而成;另一支路接有发热盘(发热电 阻)。已知电源电压为220 V,水的比热容为4.2×103 J·(kg·℃)- 1。  
(1)判断“限流电阻”是“大电阻”还是“小电阻”(小于10 Ω为“小电阻”,大于100 Ω为“大电阻”)。(直接写出你判 断的结论,无需证明和说明理由)　　　　    。(2)用该电热水壶给壶内1 kg、20 ℃的水加热,已知加热功率 为1 000 W,加热时80%的热量被壶内的水吸收,求多长时间 可以将水烧开(一下标准大气压下)。
解析    (1)由图2可知,指示灯与限流电阻串联后再与发热盘 并联;根据并联电路的电压特点可知,指示灯和限流电阻两端 的电压之和等于电源电压220 V,由P=UI可知,通过指示灯的 电流:IL= = =0.05 A,根据串联电路的电流特点可知,通过限流电阻的电流:I限=IL=0.05 A,根据串联电路的电压特点 可知,限流电阻两端的电压:U限=U-UL=220 V-2 V=218 V,根据 I= 可知,限流电阻的阻值:R限= = =4 360 Ω>100 Ω,所以限流电阻是大电阻;(2)一个标准大气压下,水的沸点是1
00 ℃,水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J·(kg·℃)-1×1 kg×(10 0 ℃-20 ℃)=3.36×105 J,由η= 可知,发热盘消耗的电能:W= = =4.2×105 J,由P= 可知,将水烧开需要的时间:t'= = =420 s。
3.(新考向·项目式学习)(2023青海中考改编)如图所示,是一款 家用电热水壶的电路图,该电热水壶有保温和加热两个挡 位。当闭合S和S1时,电热水壶处于加热状态;当闭合S,断开S1 时,电热水壶处于保温状态。求:
(1)R2的阻值是多少;(2)电热水壶装满初温为32 ℃的水,加热至沸腾需要多长时 间(结果保留整数)。[当地水的沸点约为92 ℃,水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃),加 热效率η=90%,水的密度ρ=1.0×103kg/m3] 
解析    (1)当闭合S和S1时,电热水壶处于加热状态,由图可知, 此时电路中只有R2工作,根据P= 可知,R2的阻值:R2= = =55 Ω;(2)电热水壶中满壶水的体积V=5 L=5 dm3=5×10-3 m3,由ρ= 可知,水的质量:m=ρV=1.0×103 kg/m3×5×10-3m3=5 kg,水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(92 ℃-32 ℃)=1.26×106 J,由η= 可知,电热水壶消耗的电能W= = =1.4×106 J,由P= 可知,加热需要的时间:t'=
 = ≈1 591 s。
4.(新课标·模型建构)(2024陕西西安外国语学校月考)某种带 保温功能的电热水壶,其发热部分电路如图所示。已知电源 电压U=220 V保持不变,电阻丝R1=110 Ω、R2=88 Ω。通过调 节开关S1、S2可以实现低温、中温、高温三挡的切换;当水 温降到60 ℃时,电路自动切换成低温挡进行保温。已知c水= 4.2×103 J/(kg·℃)。(1)当电热水壶处于中温挡时,求电热水壶消耗的电功率;(2)当电热水壶分别处于高温挡与低温挡时,求通过电阻丝R1 的电流之比;
(3)用电热水壶高温挡把m=2 kg的水从t1=28 ℃加热到t2=100 ℃,自动断电,其中电热水壶加热效率η=84%。当电热水壶中 水温降到60 ℃时,继续保温t=1.8 h,电热水壶这次加热和保温 一共消耗多少度电? 
解析    (1)当S1闭合,S2拨到B时,R1、R2并联;当S1断开,S2拨到A 时,R1、R2串联;当S1闭合,S2拨到A时,电路为R1的简单电路;因 为并联电路的总电阻小于各支路的电阻,串联电路中的总电 阻大于各串联导体的电阻,所以由P=UI= 可知,R1、R2并联时,电路中的电阻最小,电功率最大,电热水壶为高温挡;R1、R 2串联时,电路中的电阻最大,电功率最小,电热水壶为低温挡; 电路为R1的简单电路时,为中温挡;则中温挡电热水壶消耗的 电功率:P中温= = =440 W;(2)高温挡通过电阻丝R1的
电流:I1= = =2 A,由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知,低温挡通过电阻丝R1的电流:I1低温=I低温= = = =  A,则电热水壶分别处于高温挡与低温挡时通过电阻丝R1的电流之比: = = ;(3)低温挡时,R1、R2串联,由串联电路的特点可知,此时电路的总电阻:R低温=R1+R2=1 10 Ω+88 Ω=198 Ω,则低温挡的电功率:P低温= = =