2021年中考物理压轴培优练《专题19电热综合》（含答案解析）

这是一份2021年中考物理压轴培优练《专题19电热综合》（含答案解析），共33页。试卷主要包含了的变化而改变，且能满足实际需要，，其部分技术参数如下表等内容，欢迎下载使用。

压轴专题19 电热综合
一．计算题（共16小题）
1．（2019•泰安）某电热水器具有加热和保温功能，其工作原理如图甲所示。其中控制电路中的电磁铁线圈电阻不计，R为热敏电阻，热敏电阻中允许通过的最大电流Ig＝15mA，其阻值R随温度变化的规律图象如图乙所示，电源电压U恒为6V，当电磁铁线圈中的电流I＞8mA时，电磁铁的衔铁被吸下，继电器下方触点a、b接触，加热电路接通：当电磁铁线圈中的电流I≤8mA时，继电器上方触点c接触，保温电路接通，热敏电阻R和工作电路中的三只电阻
丝R1、R2、R3，均置于储水箱中，U2＝220V，加热时的功率P加热═2200W，保温时的功率P保温＝110W，加热效率η＝90%，R2＝2R1，水的比热容，c水＝4.2×103J/（kg•℃），水箱内最低温度为0℃。
（1）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为多大？若R0为该值，试求热水器刚开始保温时水的温度。
（2）电阻丝R1、R2、R3的阻值分别为多少欧姆？
（3）该热水器在加热状态下，将44kg、20℃的水加热到50℃需要多少时间？

【答案】：（1）为使控制电路正常工作，保护电阻R0的阻值至少为450Ω；
若R0为该值，热水器刚开始保温时水的温度为70℃。
（2）电阻丝R1、R2、R3的阻值分别为33Ω、66Ω、374Ω；
（3）该热水器在加热状态下，将44kg、20℃的水加热到50℃需要2800s。
【解析】：（1）由题意可知，热敏电阻中允许通过的最大电流I0＝15mA，电源电压U1＝6V，
控制电路中最小值是R总小400Ω，
当水箱内最低温度为0℃时，热敏电阻阻值最小，R最小，R最小＝100Ω。
保护电阻R0的最小值，保护电阻阻值至少为R0＝R总小﹣R最小＝400Ω﹣100Ω＝300Ω，
热水器刚开始保温时，控制电路中的总电阻R总750Ω，
热敏电阻的阻值为：R＝R总﹣R最小＝750Ω﹣300Ω＝450Ω，
由图乙可知，此时水温为70℃；
（2）由题意和电路图知：衔铁被吸下时，R1、R2并联，电热水器处于加热状态，
P加热2200W，且R2＝2R1，
所以2200W，
2200W，
2200W，
解得：R1＝33Ω，R2＝2R1＝2×33Ω＝66Ω；
根据题意可知，电磁继电器上方触点和触点c接通时，电热水器处于保温状态，则由电路图知，此时R2、R3串联，
根据电阻的串联特点和欧姆定律可得保温功率：
P保温110W，即110W，
解得：R3＝374Ω；
（3）水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×44kg×（50℃﹣20℃）＝5.544×106J：
根据热效率公式η可得，
加热电路消耗的能量：W6.16×106J，
加热时间：t2800s。
2．（2019•威海）火锅是人们比较喜欢的一种饮食方式，如图为小明家使用的一款电火锅工作电路的原理图。它有高、中、低三个加热档位，旋钮开关可以分别置于“0和1“、“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱。正常工作时，低温档功率为高温档功率的，R1为242Ω，R2为60.5Ω．（忽略温度对电阻的影响）
（1）请指出开关置于什么接线柱时，火锅处于低温档？
（2）R3的阻值是多少欧姆？电火锅处于低温档正常工作时，在1分钟内产生的热量是多少焦耳？
（3）小明关闭家中的其他用电器，只让电火锅独立工作，用高温档加热汤液2分钟，电能表的表盘转了81转。请通过计算判断此时电火锅是否正常工作？[电能表的铭牌上标有3000r/（kW•h）]

【答案】：（1）当旋钮开关置于“1和2”接线柱时，火锅处于低温档；
（2）R3的阻值是181.5欧姆；电火锅处于低温档正常工作时，在1分钟内产生的热量是1.2×104J焦耳；
（3）此时电火锅不正常工作。
【解析】：（1）当旋钮开关置于“1和2”接线柱时，R2、R3串联，电路电阻最大，根据P可知，电功率最小，火锅处于低温档；
当旋钮开关置于“2和3”接线柱时，R3被短路，电路为R2的简单电路，电路电阻较大，根据P可知，电功率较大，火锅处于中温档；
当旋钮开关置于“3和4”接线柱时，R1、R2并联，电路电阻最小，根据P可知，电功率最大，火锅处于高温档。
（2）高温档时的电功率：P高＝P1+P21000W，
由题意知，低温档功率为高温档功率的，即：P低P高1000W＝200W，
由P可得，低温档时电路总电阻：
R242Ω，
因串联电路总电阻等于各分电阻之和，
所以，R3的阻值：R3＝R﹣R2＝242Ω﹣60.5Ω＝181.5Ω。
电火锅处于低温档正常工作时，在1分钟内产生的热量：
Q＝W＝P低t＝200W×60s＝1.2×104J。
（3）电能表的表盘转了81转，电火锅消耗的电能：
W′0.027kW•h＝9.72×104J，
则电火锅的功率：P′810W，
因为电火锅的实际功率P′＜P高，所以，此时电火锅不正常工作。
3．（2019•黄冈）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。

【答案】：（1）电热水瓶处于保温状态且不抽水时，电路中的电阻是968Ω；
（2）电磁泵的电功率为12.48W；
（3）若水烧开后，S2没有自动断开，则瓶里的水烧干后，经过2.5s时间，S1才会断开。
【解析】：由图和题意可知，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，电动机和电阻R3串联，电磁泵将水抽出，电动机工作。
（1）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可得，电路中的电阻：
R2968Ω；
（2）闭合S1、S3时，电动机和电阻R3串联，已知此时电磁泵两端电压为12V，
则由串联电路电压的规律可得，电阻R3两端的电压：
U3＝U﹣U泵＝220V﹣12V＝208V，
这一支路的电流为：
I1.04A，
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＝0.5×103J/（kg•℃）×0.5kg×（120℃﹣110℃）＝2500J；
瓶里的水烧干后，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可得，水烧干后到S1断开所需的时间：
t2.5s。
4．（2019•岳阳）一新款节能电炖锅如图甲，有关技术参数如表（设电炖锅不同挡位的电阻和加热效率均不变）。
额定电压
电炖锅档位
额定功率/W

220V
低温
200
中温
400
高温
600
（1）求电炖锅在高温挡正常工作时的电流（计算结果保留一位小数）；
（2）在用电高峰期，关掉家里的其他用电器，只让处于中温挡状态的电炖锅工作，观察到标有“1800r/（kW•h）”的电能表转盘在12ls内转了20圈，求此时的实际电压；
（3）电炖锅正常工作时，用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热，待水温达到50℃时开始计时，绘制的水温随时间变化的图象如图乙所示。结合所给信息，通过计算，分析比较用高温挡还是用低温挡更节能。

【答案】：（1）求电炖锅在高温挡正常工作时的电流是2.7A；
（2）在用电高峰期，此时的实际电压是200V；
（3）电炖锅正常工作时，用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热，由（3）可知用高温挡更节能。
【解析】：（1）由表中数据可知，高温的功率P高＝600W，
由P＝UI可得，在高温档工作时，电路中的电流I高温2.7A，
（2）由P可得，电炖锅的电阻：R121Ω，
电炖锅在高档工作时，电能表转盘在在121s内转了20r，则电炖锅消耗的电能：
W实kW•h3.6×106J＝4×104J，
实际功率：P实，
由P可得，电路的实际电压：
U实200V。
（3）高温档消耗的电能W高＝P高t高＝600W×6×60s＝2.16×105J，
则水升高1℃消耗的电能1.08×104J，
低温档消耗的电能W低＝P低t低＝200W×9×60s＝1.08×105J，
则水升高1℃消耗的电能为1.35×104J，
因为1.08×104J＜1.35×104J，且两档加热水的质量相同，所以加热等质量的水升高1℃，高温档比低温档消耗电能少，用高温档节能。
5．（2019•东营）图甲为新型风暖浴霸，因其安全性能好、发热柔和，深受大家喜爱。它是利用电动机鼓动空气流动，通过加热元件加热冷空气带动室内升温。图乙是某型号风暖浴霸的简化电路图，其发热元件是两根阻值不变的电热丝R1、R2．主要参数如下表。
项目
参数
额定电压（V）
220
R1额定功率（W）
1936
R2额定功率（W）
968
电动机功率（W）
44
适用面积（m2）
10
（1）开关均闭合，求浴霸正常工作时的干路电流是多少？
（2）正常工作时，求R1的阻值是多少？
（3）实际电压为200V时，求R2的实际功率是多少？
（4）浴霸正常工作时，使容积为20m3的房间空气温度升高20℃，求室内空气吸收的热量是多少？（ρ空气取1.2kg/m3，c空气取1.0×103J/（kg•℃），不考虑其他因素影响）

【答案】：（1）开关均闭合，浴霸正常工作时的干路电流是13.4A。
（2）正常工作时，R1的阻值是25Ω。
（3）实际电压为200V时，R2的实际功率是800W。
（4）室内空气吸收的热量是4.8×105J。
【解析】：
（1）开关均闭合时，R1、R2和电动机同时工作，电路总功率为：
P＝P1+P2+P3＝1936W+968W+44W＝2948W，
由P＝UI 可得，浴霸正常工作时的干路电流：
I13.4A；
（2）由P可得R1的阻值为：
R125Ω；
（3）由P可得R2的阻值为：
R250Ω，
实际电压为200V时，R2的实际功率为：
P2′800W；
（4）室内空气的质量为：
m＝ρ空气V＝1.2kg/m3×20m3＝24kg，
空气吸收的热量为：
Q吸＝c空气m△t＝1.0×103J/（kg•℃）×24kg×20℃＝4.8×105J。
6．（2018•天门）如图甲是某科技兴趣小组设计的一种电压力锅（铭牌如表所示），图乙是简易原理图，A为密闭锅体，锅的内部直径为20cm，R1是加热电阻，R2是保温电阻，L为指示灯，其阻值为12Ω，S1为电源开关，S2为压力开关。闭合S1后，R1通电给压力锅内的水加热，锅内气体压强增大，当锅内气体压强达到设定值时，水开始沸腾，此时压力开关S2与触点a分开，与触点b接通，R2通电给压力锅内的水保温，电流表的示数比加热状态时减少了4.9A，水的沸点与气体压强p的关系如图丙，π取3.14．求

（1）当锅内气体压强达到设定值时，锅内气体对锅盖的压力
（2）电压力锅内装有初温为20℃，质量为5kg的水，从开始加热到锅内气压达到设定值时，水吸收的热量相当于多少焦炭完全燃烧时产生的热量（不计热量损失，焦炭的热值为3×107J/kg）
（3）R2的阻值
【答案】：（1）当锅内气体压强达到设定值时，锅内气体对锅盖的压力为6280N，
（2）水吸收的热量相当于0.07kg焦炭完全燃烧时产生的热量；
（3）R2的阻值为2188Ω。
【解析】：（1）由表格数据可知，当锅内气体压强达到设定值时，气体压强p＝200kPa＝2×105Pa，
锅盖面积S＝π3.143.14×10﹣2m2，
由p可得，锅内气体对锅盖的压力F＝pS＝2×105Pa×3.14×10﹣2m2＝6280N，
（3）当锅内气体压强达到设定值p＝200kPa时，水沸腾，由图丙可知此时锅内温度为120℃，
水吸收的热量：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（120℃﹣20℃）＝2.1×106J，
不计热量损失，根据Q吸＝Q放＝2.1×106J，
则m焦炭0.07kg。
（3）当开关S2与触点a点接通时，为加热状态，此时电流I加热5A，
当开关S2与触点b接通时，R2与L串联，为保温状态，由题意可知，电路中的电流I＝I加热﹣△I＝5A﹣4.9A＝0.1A，
保温时电路总电阻：
R2200Ω
则R2的阻值：R2＝R﹣RL＝2200Ω﹣12Ω＝2188Ω；
7．（2019•黄石）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a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b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，关闭其它用电器，让热水器正常工作1分钟，观察电能表，如图c所示，转动了150转，消耗电能　0.05　kW•h，则该电热水器的额定功率是　3000　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L？（不计热损失）
（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？
【答案】：（1）0.05；3000；
（2）每人平均用水量是32.5L；
（3）此时水箱中水温是60℃。
【解析】：
（1）“3000R/kW•h”表示每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000转，
则电能表的转盘转150转，电热水器消耗的电能：
W0.05kW•h。
电热水器的额定功率：
P═3kW＝3000W；
（2）由ρ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△t1＝cm冷水△t2，
化简得：m热水△t1＝m冷水△t2，
代入数据有：60kg×（75℃﹣40℃）＝m冷水（40℃﹣10℃），
解得m冷水＝70kg，
因原来水箱中有热水60kg，则此时水的总质量：m总＝m热水+m冷水＝60kg+70kg＝130kg，
共4人要洗浴，则每人需要水的质量：m′32.5kg，
由ρ可得，每人需要水的体积：V′32.5×10﹣3m3＝32.5L；
（3）由图a可知，R1与R2串联，电压表测定值电阻R1的电压，
已知电源电压U＝9V，控温系统某时刻电压表示数为4V，即R1两端电压U1＝4V，
则R2两端电压：U2＝U﹣U1＝9V﹣4V＝5V，
已知R1＝4Ω，由I可得，流经R1的电流：I11A，
串联电路中电流处处相等，则I＝I1＝I2＝1A，
由I可得R2的电阻值：R25Ω，
R2为热敏电阻，其阻值随温度变化的关系如图b所示，其图象为一次函数，
设其关系为R2＝kt+b，
由图象可知，当温度t＝0℃时，R2＝8Ω；当温度t′＝80℃时，R2′＝4Ω，
则有：8Ω＝k×0℃+b﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
4Ω＝k×80℃+b﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
解得k，b＝8，
所以R2t+8，
将R2＝5Ω代入R2t+8可得，t＝60℃，
即此时水箱中水温是60℃。
8．（2019•湘西州）下图是普通家用两档电取暖器内部简化电路图，R1、R2为电热丝，且电阻不变，高温档位功率为1100W，低温档位功率为440W，家庭电路电压U＝220V，求：
（1）电取暖器处于高温档位时电路中的电流强度；
（2）电路中R1的阻值；
（3）如果普通家庭生活用电的电费价格为每度0.55元，试计算用该电取暖器的低温档位取暖4小时需要缴纳的电费。

【答案】：（1）电取暖器处于高温档位时电路中的电流强度为5A；
（2）电路中R1的阻值是44Ω；
（3）用该电取暖器的低温档位取暖4小时需要缴纳的电费为0.97元。
【解析】：（1）当S1、S2都闭合时，电路为R1的简单电路，电路中的电阻最小，根据P可知此时电路中的电功率最大，即为高温档位；
已知高温档的功率P高温＝1100W，
根据P＝UI可知，此时电路中的电流：
I5A；
（2）根据P可得，电路中R1的阻值：
R144Ω；
（3）由P可得，电暖气处于低温档正常工作4小时所消耗的电能：
W＝P低温t＝0.44kW×4h＝1.76kW•h，
需要交纳的电费为：
1.76kW•h×0.55元/kW•h＝0.968元≈0.97元。
9．（2019•益阳）洞庭湖区域盛产水稻，早稻收获期恰逢长江中下游梅雨季节。为解决早稻收获后稻谷霉变问题，某科技小组设计了一个稻谷烘干机。它的电路图如图甲所示，M为电动鼓风机，R为湿敏电阻，其阻值能根据相对湿度（水蒸气含量）的变化而改变，且能满足实际需要。R0为10Ω的定值发热电阻。
（1）若鼓风机的额定电压为220V，额定功率为440W，鼓风机正常工作的电流为多大？
（2）相对湿度在40%～80%范围内时，R的阻值随相对湿度变化的关系如图乙所示。当相对湿度为70%时，试求发热电阻R0的电功率为多大？
【答案】：（1）鼓风机正常工作的电流为2A；
（2）相对湿度为70%时，发热电阻R0的电功率为4000W。
【解析】：（1）由P＝UI可得，鼓风机正常工作的电流：
I2A；
（2）由图甲可知，鼓风机与电阻并联，电阻R与R0串联在同一条支路中，
如图乙所示，当相对湿度为70%时，湿敏电阻R的阻值：R＝1Ω，
电阻R与R0支路中的电流：
I′20A，
发热电阻R0的电功率：
P0＝I′2R0＝（20A）2×10Ω＝4000W。
10．（2019•娄底）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　关　（选填“关”“低档”或“高档”）
（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：
R1121Ω；
（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：
△t19℃；
（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：
WkW•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：
IA，
此时电阻R2的实际功率：
P2＝I2R2＝I2×3R1＝（A）2×3×121Ω＝60.75W。
11．（2018•广安）电饭锅是家中常用的用电器，下表是小宇家中一台电饭锅的铭牌，其内部结构简化如图所示，其中R1和R2都是电热丝（不考虑温度对电阻的影响）。
（1）电饭锅正常工作时，在加热状态下的总电流是多少？
（2）电阻R2的阻值是多少？
（3）一天，小宇断开家中其它用电器，只接通电饭锅且处于加热状态，发现家中标有“220V 10（20）A；3000r/kW•h”的电能表5min内转了200圈，求电饭锅此时的实际加热功率是多少？
额定电压
220V
频率
50Hz
额定功率
加热
880W
保温
44W

【答案】：
（1）电饭锅正常工作时，在加热状态下的总电流是4A；
（2）电阻R2的阻值是1100Ω；
（3）电饭锅此时的实际加热功率是800W。
【解析】：
（1）由题知，电饭锅正常工作时，在加热状态下功率P＝880W，
由P＝UI可得总电流：
I4A；
（2）当S、S0闭合时，R1和R2并联，电路总电阻较小；当S闭合、S0断开时，电路中只有R2，电路总电阻较大；由P可知，当S、S0闭合时，电功率较大，为加热档；当S闭合、S0断开时，电功率较小，为保温档；P保温＝44W，由P可得：
R21100Ω；
（3）3000r/kW•h表示电饭锅每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000r，
则电能表转盘转200r消耗的电能：
WkW•hkW•h，
电饭锅此时的实际加热功率：
P实0.8kW＝800W。
12．（2017•重庆）小明家的电饭锅如图甲，额定电压为220V，“煮饭”时额定功率为1210W，简化电路如图乙，S1为温控开关，发热电阻R1和R2的阻值不随温度变化，电阻R2在“保温”状态与“煮饭”状态时的功率之比为1：16，求：
（1）正常“煮饭”状态，通过电饭锅的电流为多少安？
（2）电阻R1的阻值为多少欧？
（3）某天傍晚，小明关闭家里其它用电器，只让“保温”状态的电饭锅工作，发现自家电能表（如图丙）指示灯每闪烁4次所用的时间为48s。则R2两端的实际电压为多少伏？

【答案】：（1）正常“煮饭”状态，通过电饭锅的电流为5.5A；
（2）电阻R1的阻值为120Ω；
（3）则R2两端的实际电压为50V。
【解析】：（1）正常煮饭状态下的电流：
I5.5A；
（2）由I得R2的电阻为：
R240Ω；
在“保温”状态与“煮饭”状态时的功率之比为1：16。
即I保2R2：I煮2R2＝1：16
I保：I煮＝1：4
即：1：4
所以R1＝3R2＝120Ω。
（3）闪4次所消耗电能：W4＝1.2×104J，
P250W；
U2＝P（R1+R2）＝250W×160Ω；
所以U＝200V；
此时电路中的电流为：I'1.25A；
则R2两端的实际电压为U''＝I'R2＝1.25A×40Ω＝50V。
13．（2018•重庆）某品牌电热水器有慢加热、快加热和保温三个工作状态。铭牌上的部分参数如下表所示，其中快加热功率参数模糊不清，它能够把水加热到的最高温度为75℃．简化电路如图所示，R1、R2均为加热电阻〔温度对电阻的影响忽略不计）。若电热水器中已装满质量为40kg、温度为25℃的水。请完成下列问题：[已知水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）〕
（1）用该电热水器把水加热到最高温度，水需要吸收的热量。
（2）开关S1闭合，S2接b，电热水器处于慢加热工作状态，求R1的阻值。
（3）若加热电阻产生的热量有84%被水吸收，用该电热水器把原有的水加热到最高温度，用快加热比用慢加热节约多少秒？（结果保留整数）
额定电压
220V
保温功率
605W
慢加热功率
1210W
快加热功率


【答案】：（1）用该电热水器把水加热到最高温度，水需要吸收的热量为8.4×106J。
（2）R1的阻值为40Ω；
（3）用快加热比用慢加热节约4132s。
【解析】：
（1）水需要吸收的热量：
Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（75℃﹣25℃）＝8.4×106J；
（2）开关S1闭合、S2接b时，电路为R1的简单电路，电热水器处于慢加热档，
由P可得，电阻R1的阻值：
R140Ω；
（3）开关S1断开、S2接b时，R1与R2串联，电路中电阻最大，总功率最小，电热水器处于保温档，
此时电路的总电阻：
R串80Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，R2的阻值：
R2＝R串﹣R1＝80Ω﹣40Ω＝40Ω；
开关S1闭合、S2接a时，R1与R2并联，电路中电阻最小，总功率最大，电热水器处于快加热档；
由电阻的并联可得：，
即，
解得R并＝20Ω，
则快加热功率：P快加热2420W，
加热电阻产生的热量有84%被水吸收，用该电热水器把原有的水加热到最高温度，
则由η可得，消耗的电能：
W1×107J，
分别用慢加热档和快加热档加热时，水吸收的热量不变、且热效率也不变，所以用两档加热时消耗的电能相同，都为W＝1×107J，
由P可得，用快加热所用的时间：
t快4132s；
由P可得，用慢加热所用的时间：
t慢8264s；
则用快加热比用慢加热节约的时间：△t＝t慢﹣t快＝8264s﹣4132s＝4132s。
14．（2017•黄冈）如图甲是某型号的电热炉，图乙是其电路结构简图，通过控制档位开关Sa、Sb可以获得四档加热功率，已知电阻丝R1的阻值为44Ω，不计温度对R1、R2阻值的影响。

（1）当开关Sb断开，Sa与触点1接通时，求通过开关Sa的电流；
（2）当开关Sb断开，Sa与触点2接通时，电热炉对1kg水加热7min，水温升高30℃，求电热丝R2的阻值。已知消耗的电能有75%被水吸收，水的比热容为4.2×103J/（k•℃）
（3）若开关Sb闭合时，电热炉的电功率总比Sb断开时大，请比较R1、R2阻值的大小关系，并写出分析过程。
【答案】：（1）当开关Sb断开，Sa与触点1接通时，通过开关Sa的电流为5A；
（2）电热丝R2的阻值为77Ω；
（3）R1大于R2，分析过程如解答所示。
【解析】：（1）当开关Sb断开，Sa与触点1接通时，电路为R1的简单的电路，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，通过开关Sa的电流：
Ia5A；
（2）当开关Sb断开，Sa与触点2接通时，R1与R2串联，
水吸收的热量：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×30℃＝1.26×105J，
由η100%可得，消耗的电能：
W1.68×105J，
由W＝UItt可得，电路的总电阻：
R121Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电热丝R2的阻值：
R2＝R﹣R1＝121Ω﹣44Ω＝77Ω；
（3）若开关Sb闭合，当Sa接2时电路为R2简单电路，当Sa接1时R1与R2并联，则当Sa接2时电路中的总电阻最大，电路的总功率最小，即Pb闭小；
若开关Sb断开，当Sa接1时电路为R1简单电路，当Sa接2时R1与R2串联，则当Sa接1时电路的总电阻最小，电路的总功率最大，即Pb断大，
因开关Sb闭合时，电热炉的电功率总比Sb断开时大，
所以，Pb闭小＞Pb断大，即，则R1＞R2。
15．（2019•重庆）特高压技术可以减小输电过程中电能的损失。某发电站输送的电功率为1.1×105kW，输电电压为1100kV，经变压器降至220V供家庭用户使用。小明家中有一个标有“220V 2200W”的即热式水龙头，其电阻为R0，他发现冬天使用时水温较低，春秋两季水温较高，于是他增加两个相同的发热电阻R和两个指示灯（指示灯电阻不计）改装了电路，如图，开关S1可以同时与a、b相连，或只与c相连，使其有高温和低温两档。求：
（1）通过特高压输电线的电流；
（2）改装前，若水龙头的热效率为90%，正常加热1分钟提供的热量；
（3）改装后，水龙头正常工作时高温档与低温档电功率之比为4：1，请计算出高温档时的电功率。

【答案】：（1）通过特高压输电线的电流为100A；
（2）改装前，若水龙头的热效率为90%，正常加热1分钟提供的热量为1.188×105J；
（3）改装后，水龙头正常工作时高温档与低温档电功率之比为4：1，高温档时的电功率为4400W。
【解析】：（1）根据P＝UI知，
通过特高压输电线的电流：I100A；
（2）根据P得，
消耗的电能：W＝Pt＝2200W×60s＝1.32×105J，
根据η知，
正常加热1分钟提供的热量：Q＝Wη＝1.32×105J×90%＝1.188×105J；
（3）R0电阻：R022Ω
由电路图可知，将开关S与a、b相连时，电阻R与R0并联，电阻较小，根据P＝UI可知，此时电路的总功率最大，水龙头处于加热状态，P加热；
由电路图可知，将开关S与c相连时，R与R0串联，总电阻较大，总功率较小，水龙头处于保温状态，P保温，
因为水龙头正常工作时高温档与低温档电功率之比为4：1，即P加热：P保温＝（）：4：1，
（）：4：1，
：4：1，
4：1，
4RR0，
0
解得：R＝R0＝22Ω。
高温档时的电功率：P高温4400W。
16．（2016•莱芜）科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路（设环境温度不高于20℃），由工作电路和控制电路组成。工作电路中的电热器上标有“220V 1000W”的字样；控制电路电源电压U＝30V，热敏电阻Rt作为感应器探测水温，置于恒温水箱内，其阻值随温度变化的关系如图乙所示，R1为滑动变阻器。闭合开关S，电磁铁产生的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图丙所示，衔接只有在不小于3N吸引力的作用下才能被吸下，工作电路断开（不计继电器线圈的电阻，c水＝4.2×103J（kg•℃））。求：
（1）电热器正常工作时的电阻；
（2）电热器正常工作时，给恒温箱中100kg的水加热，已知电热器的加热效率为70%，当水温由30℃升高到40℃时，电热器的加热时间；
（3）为了把温度控制在40℃左右，设定在水温低于40℃时自动加热，在水温达到40℃时停止加热，求此时滑动变阻器R1消耗的电功率。
【答案】：（1）电热器正常工作时的电阻为48.4Ω；
（2）电热器的加热时间为6×103s；
（3）此时滑动变阻器R1消耗的电功率为2.5W。
【解析】：（1）由P可得，电热器正常工作时的电阻：
R48.4Ω；
（2）水吸收的热量：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J（kg•℃）×100kg×（40℃﹣30℃）＝4.2×106J，
由η可得，消耗的电能：
W6×106J，
由P可得，加热时间：
t6×103s；
（3）由乙图可知，水温40℃时，热敏电阻的阻值Rt＝50Ω，
由题可知，水温40℃时，衔铁被吸下，吸引力F＝3N，
由F﹣I图象可知，F＝3N时，控制电路中的电流I＝100mA＝0.1A，
由I可得，控制电路的总电阻：R300Ω，
因为Rt与R1串联，所以R1＝R﹣Rt＝300Ω﹣50Ω＝250Ω，
所以此时滑动变阻器R1消耗的电功率：P1＝I2R1＝（0.1A）2×250Ω＝2.5W。
二．解答题（共5小题）
17．（2016•金平区模拟）前不久中国游客在日本抢购智能马桶盖的消息引发国人热议，其实这款马桶盖为中国杭州生产，如图甲所示。部分参数如表和加热原理如图乙所示。感应开关S闭合，保温座圈开始加热，再闭合开关S0洗净装置喷出热水。[C水＝4.2×103J/（kg•℃）、ρ水＝1.0×103kg/m3）]试问：
额定电压
220V
洗净装置
出水量
0.9kg/min
加热功率
1800W
保温座圈功率
55W
（1）R2的阻值是多少？
（2）若洗净装置喷水时将水由20℃加热到40℃，该装置加热的效率是多少？
（3）若保温座圈加热5min，洗净装置工作1min，共需要消耗多少J电能？
【答案】：（1）R2的阻值是880Ω；
（2）若洗净装置喷水时将水由20℃加热到40℃，该装置加热的效率是70%；
（3）若保温座圈加热5min，洗净装置工作1min，共需要消耗1.245×105J电能。
【解析】：（1）根据P得电阻：
R2880Ω；
（2）已知洗净装置工作时出水量为0.9kg/min，
则水吸热的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）
＝4.2×103J/（kg•℃）×0.9kg×（40℃﹣20℃）
＝7.56×104J，
消耗的电能：W加热＝P加热t＝1800W×60s＝1.08×105J，
效率η100%100%＝70%；
（3）W＝P1t1+P2t2＝55W×5×60s+1800W×60s＝1.245×105J。
18．（2017•越秀区校级二模）如图，图甲是某款电热水龙头，即开即热，冷热兼用。水龙水的出水量可以调节，图乙是它的原理电路图R1、R2为电热丝，通过旋转手柄带动开关S接通对应的电路，从而实现冷水，温水，热水之间切换，有关参数如表，不考虑温度对电阻丝值的影响，请回答下列问题：
产品名称
即热式热水龙头
应用场所
厨房、卫生间
额定功率
温水：1100W
热水：3300W
额定电压
220V
额定频率
50Hz
防触电类型
I类（最高等级）
（1）开关与1，2接触时，水龙头放出的水是　温　（填“温”、“热”）水，此时电路中的电流多大？
（2）水龙头放热水时，正常工作50s，消耗的电能是多少？
（3）R2的电阻值多大？
（4）若水龙头每秒出水50g，冬天的自来水温度为5℃时，利用热水档时，水从水龙头出来是多少摄氏度？（假设电阻丝的热量被水完全吸收，水的比热容为c水＝4.2×103J（kg•℃））
（5）如果想水龙头出来的水的温度比上一问的更高一些，请你提出一个简单可行的办法。

【答案】：（1）温；此时电路中的电流5A；
（2）消耗的电能是1.65×105J；
（3）R2的电阻值22Ω；
（4）水从水龙头出来是20.71℃；
（5）调节水龙头的出水速度，使出水速度变慢。
【解析】：（1）由图知，当开关与1、2接触时，只有电阻R1接入电路，电路中电阻较大，根据P可知，此时功率较小，所以此时放出的是温水；
由P＝UI可得，此时电路工作电流：I温5A；
（2）由P可得，水龙头放热水时，正常工作50s消耗的电能：
W＝P热t＝3300W×50s＝1.65×105J；
（3）加热状态下，电阻R1、R2并联，此时放出的是热水，且P热＝3300W，
则R2消耗的电功率：
P2＝P热﹣P温＝3300W﹣1100W＝2200W，
根据P可得，R2的电阻：
R222Ω；
（4）若电热丝产生的热量全部被水吸收，则每秒钟水吸收的最多热量：
Q吸＝W′＝P热t′＝3300W×1s＝3300J，
根据Q吸＝cm（t﹣t0）可得水从水龙头出来的温度（即末温）：
tt05℃≈20.71℃；
（5）要让水龙头出来的水的温度更高一些，根据Q吸＝cm（t﹣t0）可知，应减小水龙头每秒出水的质量，具体方法：调节水龙头的出水速度，使出水速度变慢。
19．（2018•端州区校级一模）电热安全压力锅彻底解决了压力锅的安全问题，解除了普通压力锅困扰消费者多年的安全隐患；省时省电（比普通电饭锅节电30% 以上）．如图所示是某款电压力锅及铭牌：
额定电压
220V
额定容量
5L
额定功率
900W
工作压力
50～80kPa
工作频率
50Hz
型号
M50
（1）你认为该电压力锅应该选用两孔插座还是三孔插座，为什么？
（2）该电压力锅正常工作时电流多大？（小数点后保留两位小数）
（3）在该电压力锅中装入3kg初温为30℃的水，当加热到120℃时刚好沸腾，水吸收了多少热量？此时电压力锅工作30分钟的热效率是多少？

【答案】：（1）选用三孔插座；为了防止电热安全压力锅的金属外壳因漏电而发生触电事故；
（2）该电压力锅正常工作时电流为4.09A；
（3）水吸收了1.134×106J的热量，此时电压力锅工作30分钟的热效率是70%。
【解析】：（1）该电压力锅应该选用三孔插座；是为了防止电热安全压力锅的金属外壳因漏电而发生触电事故，故使用比两孔插座中多出的一个接地孔的三孔插座；
（2）由P＝UI可得，该电压力锅正常工作时电流：
I4.09A；
（3）水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）
＝4.2×103J/（kg•℃）×3kg×（120℃﹣30℃）
＝1.134×106J，
由P可得，消耗的电能：
W＝Pt′＝900W×30×60s＝1.62×106J，
此时电压力锅工作30分钟的热效率：
η100%100%＝70%。
20．（2018•邹城市一模）随着生活水平的提高，水平家新安装了一台电热水器。下表是某品牌家用电热水器的主要参数。
安装方式
加热方式
容量
水温调节
加热功率
保温功率
电源电压
产品重量
挂式
金圭特护
加热棒
60L
（35﹣75）±5℃
4400W
400W
220V
50Hz
24kg
（1）安装工人将热水器从一楼背到5楼，对热水器做的功是多少？（每层楼高3m）
（2）如图1，从安全方面考虑，电热水器的插座应选用带开关的三孔插座，请你将插座连接在电路中
（3）如图2，为了增加坚固程度，常在热水器下加装一个铁三角架，要使铁架较为牢固、安全。应把热水器放在A处还是B处，请你在选择的热水器上画出它的重力示意图和重力对O点的力臂。
（4）如图3所示是电热水器原理的简易示意图，通过开关S可以使热水器处于加热或保温状态。闭合开关S时，热水器于　加热　状态。
（5）求热水器中R1、R2的阻值大小。
（6 在热水器的蓄水桶中装水至最高水位后，把这些水由35℃加热到75℃时所用的时间大约为45min。该热水器的效率为多少？

【答案】：（1）对热水器做的功是7200J；
（2）见上图；
（3）见上图；
（4）加热；
（5）热水器中R1的阻值为11Ω，R2的阻值为110Ω；
（6）该热水器的效率为85%。
【解析】：（1）由ρ可得热水器的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×60×10﹣3m3＝60kg，
将热水器从一楼背到5楼，对热水器做的功：
W＝Gh＝mgh＝60kg×10N/kg×（5﹣1）×3m＝7200J；
（2）首先辨别上面三根线地线、火线、零线，安装三孔插座的方法：上孔接地线，左孔接零线，右孔接火线。如图所示

（3）主机越向外重力的力臂越长，支架越不牢固，所以应放在A处。重力的作用点在物体的重心上，重力的方向竖直向下。
过支点O作重力作用线的垂线段，即为力臂L，如下图所示：

（4）由电路图知，闭合开关S时，电路中的电阻最小，由电功率的公式P可知，此时电功率最大，热水器处于加热状态；
（5）由（4）知，开关S闭合时，电路中只有R1；高温功率P高＝4400W，
由P可得：
R111Ω，
当开关断开，两电阻串联，R＝R1+R2；
已知低温功率P低＝400W，
由P可得：
R121Ω，
则R2＝R﹣R1＝121Ω﹣11Ω＝110Ω。
（6）由ρ可得在热水器的蓄水桶中装水至最高水位后水的质量：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×60×10﹣3m3＝60kg，
水吸收的热量：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×60kg×（75℃﹣35℃）＝1.008×107J，
由P可得45min消耗的电能：
W＝P高t＝4400W×45×60s＝1.188×107J，
热水器的效率：
η100%100%≈85%。
21．（2019•株洲模拟）如图甲是现在学校普遍使用的电锅炉，它的水箱容积为300L，额定电压为220V，电锅炉有加热和保温两档，其电路简化图如图乙R2＝40Ω，正常工作时电锅炉的加热功率为3630W，求：
（1）若水箱装满水，将水从20℃加热到100℃，水吸收的热量[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（2）R1的阻值；
（3）食堂工作人员发现当电路只有电锅炉在进行加热工作时，如图丙所示的电能表指示灯在1min内闪烁了160次，秋此时食堂电路中的实际电压。

【答案】：（1）若水箱装满水，将水从20℃加热到100℃，水吸收的热量为1.008×108J；
（2）R1的阻值为20Ω；
（3）食堂电路中的实际电压200V。
【解析】：
（1）V＝300L＝300dm3＝0.3m3，
由ρ可得水的质量为：m＝ρV＝1×103kg/m3×0.3m3＝300kg；
水吸收的热量为：Q吸＝C水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×300kg×（100℃﹣20℃）＝1.008×108J；
（2）由P可知，当开关S2闭合时，电路中只有电阻R2，此时电路中的电阻最大，电功率最小，电锅炉处于保温档；
开关都闭合时，电路为R1和R2的并联电路，电路中的电阻最小，电锅炉处于加热档；
正常工作时电锅炉的加热功率为3630W，即：P1+P1＝P加热，
所以：P加热，
3630W，
解得：R1＝20Ω；
（3）由图丙知电能规格：3200r/kW•h，
只有电锅炉在进行加热工作时，电能表指示灯在1min内闪烁了160次，
所以其实际消耗电能：W3.6×106J/kW＝1.8×105J，
所以其实际功率：P实3000W，
所以R总，即：，
解得：U实＝200V。