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2021中考物理真题分类汇编-电功和电功率-电功与热量的综合计算（含答案，共50题）
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这是一份2021中考物理真题分类汇编-电功和电功率-电功与热量的综合计算（含答案，共50题），共44页。试卷主要包含了，结果保留整数]，，则水温升高 ℃等内容，欢迎下载使用。
2021中考物理真题分类汇编-电功和电功率-电功与热量的综合计算（含答案，共50题）
一．选择题（共1小题）
1．（2021•绥化）一个电热水壶，其铭牌标注了额定电压为220V，额定功率为1800W。该电热水壶正常工作时，将1.5L水加热，使温度从20℃升高到80℃，所用时间为250s，则该电热水壶的加热效率是（ ）
A．75% B．84% C．88% D．95%
二．多选题（共1小题）
（多选）2．（2021•滨州）如表是小滨家中两挡位电饭锅铭牌，图甲是其简化电路。R1和R2都是电阻丝，不计温度对电阻的影响，产生的热量全部被水吸收，水的比热容4.2×103J/（kg•℃），通过断开其它用电器，只接通电饭锅且处于加热状态，来测量电饭锅的功率，观察图乙所示的电能表的转盘1min内转了40转，下面说法正确的是（ ）
额定电压
220V
频率
50Hz
额定功率
加热
880W
保温
44W
A．电饭锅在加热状态下正常工作时的总电流是4A
B．电阻R2的阻值是1100Ω
C．测量时电饭锅的实际加热功率是800W
D．电饭锅在加热状态下正常工作7min，可将2.2kg水的温度升高2℃
三．填空题（共6小题）
3．（2021•德阳）如图为某电脑的CPU，它的额定功率为100W，其中发热功率占8%，它由铜质散热器（一种由铜制成的散热元件）进行散热，已知铜质散热器的质量是0.8kg。该电脑CPU正常工作0.5h，CPU消耗电能 J。假设这段时间内CPU产生的热量全部被铜质散热器吸收，则可使散热器温度升高 ℃[铜的比热容为0.39×103J/（kg•℃），结果保留整数]。
4．（2021•大庆）如图为即热式电热水龙头，打开水龙头开关，几秒就可以流出热水。已知某品牌电热水龙头的额定功率是4000W，额定电压是220V，则该电热水龙头正常工作时的电阻是 Ω；不计热量损失，该水龙头正常工作8.4s，可使0.4kg的水从21℃升高到 ℃。[水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
5．（2021•河南）如图为一款养生壶的电路简图，该壶有“加热”和“保温”两挡，电源电压为220V，电阻丝R1、R2的阻值分别为44Ω、356Ω。养生壶在“加热”挡工作时，电功率为 W；现将壶内1kg的养生茶从20℃加热至75℃，加热过程中若不计热量损失，所需时间为 s；养生茶的内能增加是通过 的方式实现的。[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
6．（2021•黑龙江）小丽在用2000W的电热水壶烧水，壶里装有质量1kg、初温20℃的水，通电3min将水烧开，则壶中水吸收的热量是 J，电热水壶消耗的电能是 J（已知当地气压为1标准大气压，水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg•℃））。
7．（2021•菏泽）某电热水壶加热电阻丝的阻值为22Ω，通电后流过电阻丝的电流为10A，电热水壶加热时的功率为 W；若加热时有84%的热量被水吸收，则壶内1kg水的温度由34℃加热到100℃所需要的时间为 s[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。
8．（2021•重庆）将一个电热水器单独接在清零的计量插座上工作2h，屏幕显示如图所示，已知电费单价为0.5元/kW•h，电热水器的功率为 W；若该时间内消耗的电能全部给40kg的水加热（水未沸腾），则水温升高 ℃。
[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
四．实验探究题（共1小题）
9．（2021•广东）如图甲是某品牌家用电吹风，其电路如图乙所示，R1、R2为电阻丝，M为电动机。通过调节开关，可使电吹风分别处于“停止”“冷风”“暖风”或“热风”四种状态。
（1）要使电吹风正常工作，图甲中的A处应安装 ，B处应安装 。（选填“电动机”或“电阻丝”）
（2）如图乙，要使电吹风处于“冷风”状态，应闭合开关 ，要使电吹风处于“暖风”状态，应闭合开关 。
（3）已知电吹风处于“暖风”状态时，从出风口吹出的空气温度升高了20℃；处于“热风”状态时，从出风口吹出的空气温度升高了30℃。假设这两种状态下的热效率相同，相同时间内吹出的空气质量相同，则R1：R2＝ 。
（4）电吹风用了几年后，由于电阻丝的升华，实际发热功率会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
五．计算题（共35小题）
10．（2021•西藏）扎西家的电炉铭牌上标着“220V 880W”的字样，由于使用了多年，电炉的电阻丝氧化导致实际电功率发生了变化。他把该电炉接在220V的家庭电路中烧水，使初温为20℃、质量为2kg的水升高了40℃需要工作7min，若电炉产生的热量全部被水吸收。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（1）求水吸收的热量；
（2）求电炉的实际功率；
（3）为了使电炉在220V电压下工作时的电功率恢复到880W，可在原电阻丝上并联一段新的电阻丝同时工作，则这段新电阻丝的电阻是多少？
11．（2021•陕西）某医院用如图所示的压力蒸汽灭菌箱对常用器械进行消毒灭菌，使用时，将需消毒的器械放入灭菌箱内胆中，电路中的电热丝把水箱中的水加热成高温水蒸气后充入内胆，对器械进行消毒，灭菌箱的部分参数如下表[ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃），设电热丝的阻值不变]。
额定电压
220V
水箱容积
6L
频 率
50Hz
工作温度
120℃
额定加热功率
3.5kW
额定压强
0.21MPa
（1）灭菌箱中的水沸腾时温度能高达100℃以上，是因为工作状态下箱内气压比标准大气压 。
（2）灭菌箱内电热丝的阻值是多大？（计算结果保留一位小数）
（3）若在水箱中加入20℃、5L的水，则将它加热到工作温度需要吸收多少热量？灭菌箱正常工作时加热这些水需要多长时间？（不考虑热损失）
（4）若要缩短加热水的时间，在安全的条件下，可选用阻值更 的电热丝。
12．（2021•铁岭）如图甲是一款可调温果汁加热鼎，图乙是其简化电路图。R1、R2均为加热电阻，当开关接1时，加热鼎处于保温挡，保温功率为275W。当开关接2时，加热鼎处于可调温挡，可调功率范围为275W﹣1100W。[果汁比热容取4.0×103J/（kg•℃）]求：
（1）加热鼎最大功率时电路中的电流。
（2）滑动变阻器R1的最大阻值。
（3）不计热量损失，加热鼎用最大功率对1kg果汁加热2min，果汁升高的温度。
13．（2021•黄冈）图甲为某自助式洗车机储水箱防冻系统的加热电路。S为温控开关，两个完全相同的发热电阻R1和R2的阻值不随温度变化，工作时，S可在“0”“1”“2”三个挡位之间自动转换，当储水箱水温低于5℃时，S将自动跳到“1”挡加热；若R1烧断，S将自动跳到“2”挡，使用备用电阻R2加热；当水温达到10℃时，S自动跳到“0”挡停止加热。已知储水箱容积为220L，防冻系统正常工作时电压为220V，加热功率为2.2kW。
（1）求防冻系统正常加热时通过电阻R1的电流。
（2）某时段防冻系统工作时，储水箱装满了水，加热功率P与工作时间t的关系如图乙所示，求该系统在0～340min内消耗的电能。
（3）请根据图乙中的信息，计算防冻系统的热损耗功率。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）。
14．（2021•鄂尔多斯）小华对家里带有预约功能的电中药壶进行观察，铭牌如表。其内部基本电路原理如图甲，其中R1、R2均为加热电阻，R2阻值为484Ω，小华用水代替中药做了相关研究，从开始预约到煮好后断电，其消耗的功率随时间变化的图像如图乙[ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
电源
220V
容积
1.5L
高温挡功率
500W
低温挡功率
100W
预约功率
10W
（1）预约过程中消耗的电能是多少kW•h？
（2）R1的阻值是多少Ω？
（3）若此电中药壶的高温挡加热效率为84%，将1.5L水从20℃加热至100℃，需要多长时间？
15．（2021•西宁）孝顺的小梅同学给爷爷网购了一台额定电压为220V的双挡位电热足浴器。足浴器某次加热工作时的控制面板显示如图所示。
（1）足浴器在加热状态下正常工作时的电流是多大？
（2）足浴器装入质量为5kg，初温为20℃的水，当水温达到控制面板上显示的温度时，水吸收的热量是多少？加热所用的时间是多长？[不计热量损失，水的比热容c水＝4.2×103J/（ kg•℃）]
（3）若晚上用电高峰时的实际电压只有200V，足浴器的实际加热功率是多少？（计算结果保留两位小数，电热丝阻值不变）
16．（2021•鞍山）某品牌电饭煲有加热和保温两个挡位，简化电路如图所示。其中R1和R2均为发热电阻，额定电压为220V，该电饭煲的保温功率为120W。接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，开始加热；当锅内温度达到一定温度时，开关S自动与a、b断开，并与触点c接触，使电饭煲处于保温状态。若将一锅质量为3kg、初温为40℃的粥加热至100℃，需要加热15min，消耗0.25kW•h的电能。[粥的比热容c＝4.0×103J/（kg•℃）]
（1）保温状态下，通过R2的电流是多少？（保留两位小数）
（2）R1的电阻是多少？
（3）在此次加热过程中粥吸收了多少热量？该电饭煲在加热过程中的效率是多少？
17．（2021•兴安盟）某同学家的豆浆机铭牌和简化电路如图所示。豆浆机工作时加热器先加热，待水温达到64℃时温控开关闭合，电动机开始打磨且加热器继续加热，直到产出豆浆成品，电源开关自动断开。该同学用初温20℃，质量1kg的水和少量豆子制作豆浆，设电源电压为220V恒定不变，不计导线的电阻。求：
豆浆机铭牌
最大容积
2L
额定频率
50Hz
额定电压
220V
加热器功率
880W
电动机功率
120W
（1）质量为1kg的水从20℃加热到64℃需要吸收的热量；[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（2）如果在温控开关闭合前加热器产生的热量70%被水吸收，且不计豆子吸收的热量。则加热器单独工作的时间是多少？
（3）本次制作豆浆共计用了9min，则本次制作豆浆共消耗的电能是多少？
18．（2021•锦州）如图所示是速热型电热水龙头的电路简图，R1、R2为电热丝，通过操作开关，可以提供温水和热水，相应参数如表。当电热水龙头在额定电压下工作时，求：
额定电压
额定功率
220V
温水
热水
1980W
4400W
（1）闭合开关S1、断开开关S2，此时电路中的电流多大？
（2）电热丝R2的电阻多大？
（3）闭合开关S1、S2，通电20s，可以把1kg的水从15℃加热到34℃。求电热水龙头的加热效率？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]（结果保留到0.1%）
19．（2021•阜新）如图，为某电水壶加热器的简化电路图。若R1阻值58Ω，当开关S接到1位置时，电路总功率为605W。水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）。求：
（1）开关S接1位置时，电路中电流是多少？
（2）若用此电水壶将1.5kg的水，温度升高80℃，水吸收的热量是多少？
（3）当开关S接到2位置时，电水壶实际功率是多少？
20．（2021•朝阳）某电压力锅，额定电压220V，有加热和保温两个挡位，其简化电路图如图甲所示。R1、R2都是加热电阻，加热挡时只有电阻R1工作，加热功率为800W；保温挡时只有电阻R2工作，电阻R2＝1210Ω。S为温控开关，可自动实现“加热”和“保温”状态的转换。求：
（1）R1的阻值和压力锅的保温功率。
（2）将2L水从23℃加热到63℃，水吸收的热量是多少？若压力锅的效率为84%。额定电压下，加热这些水，需要多少秒？【ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）】
（3）用电高峰期电压会降低。若电路中只让压力锅单独工作600s，图中的电能表转盘转了330转，请算出它的实际加热功率。
21．（2021•永州）某品牌电热水壶有“加热”和“保温”两个挡位，其内部简化电路图如图甲所示，定值电阻R1的U﹣I图象如图乙所示。已知U＝220V、R2＝525.8Ω、c水＝4.2×103J/（kg•℃）、ρ水＝1.0×103kg/m3。
（1）求定值电阻R1的阻值；
（2）当S1闭合、S2断开时，电热水壶处于 挡位，求电热水壶此挡位的功率；
（3）已知电热水壶加热效率为80%，将1.5L水从20℃加热到100℃，求水吸收的热量和加热所需时间。
22．（2021•丹东）如图所示，是一款利用高温水蒸气熨烫衣物的便携式挂烫机的简化电路图，它的工作电压为220V，电阻R1与R2的阻值不随温度变化，电阻R1的阻值为55Ω，它有高温挡和低温挡两种加热模式，高温挡的额定功率为880W。求：
（1）高温挡加热时，电路中的电流为多少？
（2）低温挡加热时，电路中的功率为多少？
（3）若将水箱中0.22L的水从20℃加热到100℃，挂烫机至少需要加热多长时间？[水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）]（不计热量损失）
23．（2021•盘锦）如图甲所示，是一款熨烫衣服的便携式挂烫机，它有两个加热挡位，正常工作电压为220V，高温挡功率为1200W。其内部电路如图乙所示，电热丝R1＝60.5Ω。[c＝4.2×103J/（kg•℃）]请计算：
（1）将水箱中0.2kg的水从10℃加热到100℃，需要吸收的热量；
（2）R2阻值；
（3）若用高温挡加热这些水，所需时间为1min10s，挂烫机的加热效率。
24．（2021•桂林）某科技小组的同学设计制作了一款自动控温烘干箱，箱内主要电路包括控制电路和工作电路，其原理图如图所示。控制电路电源电压为8V，R为变阻器，Rt为热敏电阻、Rt阻值与箱内气温关系如下表所示。工作电路电源电压为220V，R0为电热丝，阻值恒为88Ω，M为电风扇，铭牌上标有“220V 20W”字样，其作用是使箱内空气均匀受热，红、绿指示灯用于分别指示电路加热、待机状态。当控制电路的电流达到0.025A时，衔铁被电磁铁吸住，工作电路处于待机状态，当控制电路电流减小到某值时，衔铁被释放，工作电路处于加热状态。
t/℃
30
40
50
60
70
Rt/Ω
305
245
200
170
150
（1）将控制电路中变阻器R的阻值调为120Ω时，箱内气温最高可达多少摄氏度？（电磁铁的线圈电阻不计）
（2）重新调节变阻器R，同时闭合开关S1、S2，箱内气温与时间关系如图乙所示，若电热丝R0加热空气的效率为80%，衔铁每次被吸住的时长均为300s，箱内空气质量恒为2.2kg、比热容为1×103J/（kg•℃）。求开关S1、S2闭合20min内，工作电路总共消耗的电能是多少焦耳？（控制电路、指示灯及电风扇M产生的电热均不计，指示灯消耗的电能不计）
25．（2021•湘潭）图1是小亮家某品牌小厨宝（小体积快速电热水器）。某次正常加热工作中，其内胆装有5L的水，胆内水的温度随时间变化的图像如图2所示。已知小厨宝正常工作时的电压为220V，额定功率为2200W，水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg•℃）。问：
（1）该小厨宝内胆装有水的质量为 kg；
（2）由图象可知，加热5min，水温升高了 ℃，吸收的热量为 J；
（3）本次加热小厨宝消耗了 J的电能，该小厨宝的发热电阻阻值为多少？
26．（2021•铜仁市）图甲是小明家的电饭锅及电路原理图，该电饭锅有高温和保温两挡。由开关S进行调节。已知R0与R为电热丝，现将电饭锅接在220V的电源上，使用高温挡工作时，电饭锅功率为1000W；使用保温挡工作时，电饭锅功率为440W。【c水＝4.2×103J/（kg•℃）】根据相关知识，回答下列问题：
（1）饭煮熟后，开关S将 （选填“闭合”或“断开”）；
（2）电热丝R的阻值为多少？
（3）用此电饭锅高温挡将质量为1kg、温度为25℃的水加热，使锅中水温升高60℃，需用时5min，求此加热过程中电饭锅的加热效率。
（4）如图乙所示，电能表上有一参数模糊不清，小明把家中其它用电器断开仅使用电饭锅，调至高温挡烧水5min，电能表的转盘转了250转，则电能表上模糊的参数应该是多少？
27．（2021•辽阳）如图所示是一款电火锅的简化电路图，额定电压为220V，当开关S0闭合后，锅内温控开关S自动控制小火和大火两种加热状态，已知R2的电阻为48.4Ω，小火加热功率为1000W。求：
（1）电火锅大火加热的功率。
（2）用大火将2kg清汤从20℃加热到100℃吸收的热量。[c汤＝4.2×103J/（kg•℃）]
（3）若忽略热量损失，用大火将2kg清汤从20℃加热到100℃需要的时间。
28．（2021•营口）图甲是某款具有加热和保温双重功能的暖奶器的简化电路图，其加热效率为80%。图乙是暖奶器某次工作时电流随时间变化的图像。[最适合宝宝饮用的牛奶温度是40℃，c牛奶＝4.0×103J/（kg•℃）]求：
（1）电阻R2的阻值是多少；
（2）加热过程电路消耗的电能是多少；这些电能可将多少千克牛奶从20℃加热到40℃。
29．（2021•眉山）如图所示是某种电热器工作的部分电路图，电源电压U＝220V不变，两根电热丝的电阻关系为R1＝2R2，通过旋转扇形开关S，接触不同触点，实现高、低两个挡位的转换，低温挡时的发热功率为440W。求：
（1）R1和R2的电阻值；
（2）电热器处于高温挡时的总功率；
（3）如果在高温挡下工作7min产生的热量全部被水吸收，在一个标准大气压下这些热量能够让2kg、40℃的水，温度升高多少？[水的比热容为c＝4.2×103J/（kg•℃）]
30．（2021•长春）用电水壶将质量为1.25kg，初温为20℃的水加热至100℃，整个过程电水壶的加热效率为84%。[水的比热容：c＝4.2×103J/（kg•℃）]求：
（1）水吸收的热量。
（2）电水壶消耗的电能。
31．（2021•烟台）图甲所示为某电暖器的简化原理图，其中R1、R2是两个相同的电热丝，单个电热丝的电流与电压的关系图像如图乙所示。已知电源电压为220V，每个电热丝的额定电压均为220V。现要在某卧室使用该电暖器，卧室的容积为50m3，空气的比热容为1.0×103J/（kg•℃），空气密度为ρ＝1.2kg/m3，假设卧室封闭，请根据图像及以上信息解答下列问题。
（1）每个电热丝正常工作时的电阻及额定功率是多少？
（2）只闭合S2时，流过电热丝的电流为多少？此时电暖器消耗的总功率为多少？
（3）只闭合S1和S3，让电暖器工作15min，卧室内的温度升高了10℃，电暖器的加热效率是多少？（保留到百分数中小数点后一位）
32．（2021•齐齐哈尔）父亲节到了，小明妈妈为爷爷买了一个电热足浴盆，内部由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。求：
（1）该电热足浴盆加热系统是利用电流的 工作的。
（2）小明帮爷爷泡脚前，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15min将水加热到40℃，则此加热过程中水吸收的热量是多少？（水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃））
（3）加热系统的加热电阻正常工作15min消耗的电能是多少？
（4）当小明家的实际电压是200V时，加热电阻工作的实际电功率是多少？（忽略温度对电阻的影响）
33．（2021•福建）如图是某电蒸锅的内部简化电路图，R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为484Ω，加热挡功率为1200W。用此电蒸锅对质量为1.2kg的水加热使其温度升高75℃，需要的时间为375s，已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求：
（1）保温挡的功率。
（2）电阻R2的阻值。
（3）电蒸锅的加热效率。
34．（2021•山西）小伟家的电热饮水机通过旋钮开关可以实现加热和保温两个挡位的切换。小伟查阅资料得到饮水机的部分信息如表。饮水机正常加热7min，可将质量为1kg的水从20℃加热到沸腾（标准大气压），然后转入保温状态。请你结合小伟的调查研究，解决下列问题：
（1）在图中虚线框内画出导线、电阻R1和电阻R2三个元件的符号，将饮水机的电路图连接完整。（旋钮开关位于a、a点，表示a与a接通）
（2）加热过程中，饮水机的加热效率。[水的比热容4.2×103J/（kg•℃）]
额定电压U/V
220
加热功率P1/W
1000
保温功率P2/W
100
电阻R1/Ω
435.6
电阻R2/Ω
48.4
35．（2021•天津）额定功率为1000W的电热水壶正常工作时，把质量为1kg的水从20℃加热到100℃。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），不计热量损失。求：
（1）水吸收的热量；
（2）加热所需要的时间。
36．（2021•临沂）某品牌电热水瓶具有加热和电动出水两种功能，其简化电路如图所示。其中R1是额定功率为2000W的电热丝，R2是阻值为130Ω的分压电阻，电磁泵的额定电压为12V。在1标准大气压下，将初温为20℃、质量为2.5kg的水装入电热水瓶，正常加热8min20s将水烧开，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），求该电热水瓶：
（1）此次加热水的效率。
（2）电磁泵的额定功率。
37．（2021•枣庄）康康家里有一台电火锅，部分技术参数如表，图甲是其内部电路的工作原理简图，R1、R2均为阻值不变的加热电阻，通过开关S、S1、S2的通断可实现三个挡位功能的切换，其中S2是能分别与a、b两掷点相连的单刀双掷开关。（水的比热容：4.2×103J/（kg•℃））
额定电压
220V
高温挡
1100W
低温挡
880W
保温挡
×××W
（1）电火锅正常工作时，锅内水温随时间变化的图象如图乙所示。若用高温挡把质量为4kg、初温为50℃的水加热到60℃，求此过程中水吸收的热量和电火锅的热效率；
（2）若改用低温挡给（1）问中的水加热，请比较使用高温挡还是低温挡更节能；
（3）求电火锅正常工作时保温挡的电功率。
38．（2021•江西）如表一所示是小红同学家的燃气热水器正常工作时显示的部分参数。已知水的初温为20℃，c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求：
表一：
燃气热水器
设定温度
50℃
气量
1.0m3/h
水量
5.0L/min
表二：
即热式电热水器
额定功率
7000W
额定电压
220V
额定频率
50Hz
（1）燃气热水器正常工作10min流出的热水的质量；
（2）燃气热水器正常工作10min流出的热水所吸收的热量；
（3）小红同学观察到学校用的是即热式电热水器，铭牌如表二所示。若要得到（2）问中热水所吸收的热量，即热式电热水器需正常工作16min40s，则该即热式电热水器的加热效率为多少；
（4）请写出使用电能的两个优点。
39．（2021•东营）为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不计）制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温调奶器，其电路图如图甲所示。控制电路中，电压U1＝3V，定值电阻R0＝50Ω，热敏电阻R阻值随温度变化的图象如图乙所示；工作电路中，电压U2＝220V，R1＝836Ω，R2＝44Ω。已知恒温调奶器容量为2kg，水温达到80℃时衔铁会跳起。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]
（1）请结合此电路，简要说明电磁继电器的工作原理。
（2）求衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流。
（3）求工作电路在保温状态下的电功率。
（4）当调奶器加满温度为25℃的水，加热元件工作500s后衔铁跳起，求此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率。
40．（2021•邵阳）如表是李华同学家饮水机的铭牌参数，学习电学知识后，他好奇饮水机的工作原理，请教老师后得到饮水机的电路原理图如图所示。当蓄水箱中装满水时，请你帮他解决如下问题：
额定电压
220V
额定功率
加热
500W
保温
蓄水箱的容积
1L
（1）蓄水箱中水的质量是多少？（ρ＝1.0×103kg/m3）
（2）如果饮水机把蓄水箱中的水从75℃加热到95℃用了210s，求此饮水机的加热效率。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（3）铭牌上的保温功率已模糊不清，已知R1＝988Ω，求饮水机的保温功率。
41．（2021•重庆）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η=W发热体W总）
42．（2021•南充）如图所示，图甲（表格）、图乙分别为某烧水壶的铭牌和简化电路图，R1和R2为发热丝，S1为总开关，S2为温控开关，1、2分别为开关的两个接触点，丙图为某次将满壶水加热、保温过程的总功率与时间的关系图像，已知ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求：
型号
SDS﹣15X05
容量
1L
额定电压
220V
额定频率
50Hz
加热功率
1210W
保温功率
40W
（1）这满壶水从25℃加热至100℃所吸收的热量；
（2）本次工作过程共消耗的电能；
（3）R1和R2的阻值。
43．（2021•遂宁）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）
44．（2021•自贡）如图甲是食堂为餐具消毒、烘干的保洁消毒柜，其内部电路如图乙所示，S1为温控开关，S2为门控开关，R为石英加热管。消毒柜的总功率为1250W，其中臭氧发生器的功率为150W。
求：
（1）关闭柜门，门控开关S2闭合，臭氧发生器工作5min所消耗的电能多大？
（2）正常工作时通过石英加热管R的电流多大？
（3）若在货架上放100kg的不锈钢餐具，将其从26℃加热到70℃，若电流产生的热量有20%损失，消毒柜石英加热管需要正常工作多长时间？（c钢＝0.46×103J/（kg•℃））
六．综合能力题（共2小题）
45．（2021•镇江）图甲是小明设计的一种家用即热式饮水机，R为电阻箱，RF为置于储水箱底部的压力敏感电阻，其阻值随上方水的压力的变化而变化，已知U＝6V；当电磁铁线圈中的电流I≤0.04A时，开关K被释放，指示灯L亮起，表示水量不足；当I≥0.04A，K被吸上；电磁铁线圈电阻不计。
（1）随着水箱内水量的减少，RF所受水的压力 ；RF的阻值应随压力的减小而 。（填“增大”或“减小”）
（2）若将电阻箱接入电路的阻值调至100Ω，求指示灯L刚亮起时RF的阻值。
（3）如图乙所示，水泵使水箱内的水以v＝0.1m/s的恒定速度流过粗细均匀管道，管道的横截面积S＝1cm2；虚线框内是长L＝0.1m的加热区，阻值R＝22Ω的电阻丝均匀缠绕在加热区的管道上，两端电压为220V。设水仅在加热区才被加热，且在通过加热区的过程中受热均匀，电阻丝产生的热量全部被水吸收。
①设水的初温为25℃，求经过加热区后热水的温度。（结果保留一位小数）
②为提高经过加热区后热水的温度，请提出两种符合实际的解决办法： ， 。
46．（2021•张家界）百善孝为先，我们可以从点点滴滴的小事做起。佳佳将自己的压岁钱省下来给奶奶买了一款足浴盆。这款足浴盆工作时的简化电路如图，它有加热功能和按摩功能。电动机线圈电阻为4Ω，加热电阻正常工作时电功率为1kW，电源电压220V稳定不变。
（1）启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为0.1A，按摩20min，电动机线圈产生的热量是多少？
（2）加热电阻正常工作时的电阻是多少？
（3）在足浴盆中加入体积为4L、初温为20℃的水升高至40℃，水吸收的热量为多少？若加热时间为420s，它的电加热效率为多少？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
七．解答题（共4小题）
47．（2021•黔东南州）如图甲是某电热水壶的电路图，铭牌如图乙。R为加热器，温控器S是一个双金属片温控开关，当温度较低时，其处于闭合状态，加热器加热。当水沸腾后，S会自动断开进入保温状态，从而实现了自动温度开关控制（设加热器电阻阻值一定）。[已知：水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），1L＝10﹣3m3]。求：
（1）该电热水壶正常加热工作时，其加热器的阻值是多少？
（2）该电热水壶正常加热工作时，对加热器通电10s产生的热量是多少？
（3）将电热水壶装满初温为25℃的水加热到75℃，水吸收的热量是多少？
（4）用如图丙所示的电能表单独测量该电热水壶消耗的电能，实际加热时，3min电能表中间的铝质圆盘转动了24转，此时电路消耗的实际功率是多少？
48．（2021•苏州）小明为宠物保温箱设计了一个电加热器，其内部电路如图所示，S为旋转型开关，通过旋转开关S，可实现从低温到中温、高温的转换。保温箱及加热器的部分参数如表所示，求：
（1）保温箱内空气温度从10℃升高到32℃需要吸收的热量；
（2）电加热器电路中R2的阻值；
（3）要完成（1）中的升温要求，至少需要的加热时间。
物理量
参数
加热器
工作电压
220V
中温挡功率
110W
低温挡功率
44W
电阻R3
440Ω
加热效率η
80%
保温箱
空气质量m
1.5kg
空气比热容c
0.8×103J/（kg•℃）
49．（2021•天水）如图甲所示是某家用多功能电炖锅，深受消费者认可和青睐。它有三段温控功能：高温炖，中温煮和低温熬，图乙是它的简化电路图，下表是该电炖锅的部分参数。（ρ水＝1×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃），g＝10N/kg）
项目
参数
电源电压（V）
220
中温挡功率（W）
400
高温挡功率（W）
1100
容积（L）
1
（1）开关S1、S2处于什么状态，电炖锅为低温挡，说明判断依据；
（2）求R1、R2的阻值；
（3）在标准大气压下，使用高温挡将初温是12℃的一锅水烧开，若电炖锅高温挡加热效率为80%，求烧开一锅水需要的时间。
50．（2021•嘉兴）学习了电学知识后，某科学兴趣小组开展制作“电热水壶”的项目化学习。
【项目任务】制作一款电热水壶。经过小组同学讨论后确定电热水壶的要求如下：
容积：1L；
功能：①加热：②保温；
性能：能在7分钟内将1L水从20℃加热到100℃（不计热量损失）。
【方案设计】为实现上述功能，同学们利用两个不同阻值的电阻（R1＜R2）进行设计，其中方案一如图所示。利用方案一中的器材，请将方案二的电路补充完整。
【器材选择】若该壶是按照方案一设计的，根据项目任务中的性能要求，选择的加热电阻阻值最大为多少欧姆？[Q吸＝cm（t﹣t0），c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
【方案反思】有同学认为电器设计还应考虑使用安全，从安全角度提出一条设计建议 。
【项目制作】……
参考答案与试题解析
一．选择题（共1小题）
1．【解答】解：（1）电热水壶加热250s消耗的电能：W＝Pt＝1800W×250s＝450000J；
（2）1.5L水的质量为：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg；
水吸收的热量：Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（80℃﹣20℃）＝378000J；
（3）电热水壶的加热效率：η=QW×100%=378000J450000J×100%＝84%。
故选：B。
二．多选题（共1小题）
2．【解答】解：（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：
I=P加热U=880W220V=4A，故A正确；
（2）由图知，当S1、S2闭合时，R1和R2并联，此时电路的总电阻最小，由P=U2R可知电路消耗的总功率最大，为加热挡，且P加热＝880W；
当S1闭合、S2断开时，电路中只有R1，电路中总电阻较大，由P=U2R可知，此时电功率较小，为保温挡，其P保温＝44W，
当S1、S2闭合时，R2消耗的电功率：
P2＝P加热﹣P保温＝880W﹣44W＝836W，
由P=U2R得R2的阻值：
R2=U2P2=(220V)2836W≈57.9Ω，故B错误；
（3）3000r/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转过3000r，
则电能表转盘转40r时用电器消耗的电能：
W=40r3000r/(kW⋅ℎ)=175kW•h，
所用时间t＝1min=160h，
此时电饭锅的实际加热功率：
P实加=Wt=175kW⋅ℎ160ℎ=0.8kW＝800W，故C正确；
（4）根据P=Wt知电饭锅在加热状态下正常工作7min消耗的电能为：
W＝P加热t′＝880W×7×60s＝3.696×105J，
因为产生的热量全部被水吸收，
所以水吸收的热量为：
Q吸＝W＝3.696×105J，
可将2.2kg水的温度升高的温度为：
△t=Q吸c水m=3.696×105J4.2×103J/(kg⋅℃)×2.2kg=40℃，故D错误。
故选：AC。
三．填空题（共6小题）
3．【解答】解：（1）CPU的工作时间：t＝0.5h＝1800s，
CPU消耗的电能：
W＝Pt＝100W×1800s＝1.8×105J；
（2）因为发热功率占CPU功率的8%，
所以发热功率为：
P热＝P×8%＝100W×8%＝8W，
产生的热量为：
Q＝P热t＝8W×1800s＝14400J；
③根据Q＝cm△t得散热器升高的温度为：
△t=Qcm=14400J0.39×103J/(kg⋅℃)×0.8kg≈46℃。
故答案为：1.8×105；46。
4．【解答】解：（1）电热水龙头的电阻为：R=U2P=(220V)24000W=12.1Ω；
（2）水龙头8.4s消耗的电能为：W＝Pt＝4000W×8.4s＝33600J；
不计热量损失时，Q＝W＝33600J；
水升高的温度：△t=Qc水m=33600J4.2×103J/(kg⋅℃)×0.4kg=20℃，此时水温为：21℃+20℃＝41℃。
故答案为：12.1；41。
5．【解答】解：（1）分析电路可知，当S1闭合，S2闭合时，R2短路，只有R1接入电路；当S1闭合，S2断开时，R1与R2串联接入电路。
由P=U2R可知，总电阻越小，电功率越大，所以当S2闭合后为加热挡，此时电功率：
P=U2R1=(220V)244Ω=1100W；
（2）1kg的水从20℃加热至75℃吸收热量：
Q＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（75℃﹣20℃）＝2.31×105J；
若加热过程中不计热量损失，则所消耗的电能与水吸收的热量相等，即W＝Pt＝Q，可得：
t=QP=2.31×105J1100W=210s；
（3）养生茶吸收热量、内能增加，属于热传递。
故答案为：1100；210；热传递。
6．【解答】解：（1）1kg水从20℃升温到100℃吸收的热量：
Q＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J；
（2）2000W的电热水通电3min所消耗的电能：
W＝Pt＝2000W×3×60s＝3.6×105J。
故答案为：3.36×105；3.6×105。
7．【解答】解：（1）电热水壶加热时的功率：P＝I2R＝（10A）2×22Ω＝2200W；
（2）水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣34℃）
＝2.772×105J。
根据η=Q吸W可知电热水壶需要消耗的电能为：
W=Q吸η=2.772×105J84%=3.3×105J，
该电热水壶加热的时间：
t=WP=3.3×105J2200W=150s。
故答案为：2200；150。
8．【解答】解：电热水器在2h内消耗的电能为：W=0.7元0.5元/kW⋅ℎ=1.4kW•h＝5.04×106J，
电热水器的功率为：P=Wt=1.4kW⋅ℎ2ℎ=0.7kW＝700W；
若该时间内消耗的电能全部给40kg的水加热（水未沸腾），由Q＝cm△t可知，水升高的温度为：
△t=Q吸cm=Wcm=5.04×106J4.2×103J/(kg⋅℃)×40kg=30℃。
故答案为：700；30℃。
四．实验探究题（共1小题）
9．【解答】解：（1）电吹风是利用电动机将被加热电阻附近的空气吹出而产生热风的，所以A处应为电阻丝，B处应为电动机；
（2）要使电吹风处于“冷风”状态，则内部加热电阻不能接入电路，即只闭合开关S，不闭合其他开关。
要使电吹风处于“加热”状态，需要将加热电阻接入电路，分析图像可知，当S、S1闭合后仅电阻丝R1工作，此时是暖风状态；当S、S1、S2闭合后电阻丝R1与R2并联工作，此时是热风状态；
（3）设电阻丝R1的功率为P1，电阻丝R2的功率为P2，热风挡电阻丝R1与R2总功率为P1+P2，暖风挡电阻丝总功率为P1，
加热t时间后暖风挡消耗电能W1＝P1t，空气吸收热量Q1＝cm△t1，
热风挡消耗电能W2＝（P1+P2）t，空气吸收热量Q2＝cm△t2，
若加热效率相同，则η=Q1W1=Q2W2，即W1W2=（P1t(P1+P2)t）=Q1Q2=cm△t1cm△t2=△t1△t2，即P1P1+P2=20℃30℃，整理可得P1＝2P2，
由电功率公式可知P1=U2R1，P2=U2R2，将其代入P1＝2P2可得U2R1=2U2R2，即R1：R2＝1：2。
（4）由于电阻丝的升华，会导致灯丝变细，由影响电阻大小因素可知电阻横截面积越小，电阻越大，结合电功率公式P=U2R可知此时电功率减小。
故答案为：（1）电阻丝；电动机；（2）S；S、S1；（3）1：2；（4）变小。
五．计算题（共35小题）
10．【解答】解：（1）水吸收的热量：
Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×40℃＝3.36×105J；
（2）因为电炉产生的热量全部被水吸收，所以电炉消耗的电能：
W实＝Q吸＝3.36×105J；
则电炉的实际功率：
P=Wt=3.36×105J7×60s=800W；
（3）由并联电路电功率的特点可知，并联电阻的功率为：
P'＝P额﹣P实＝880W﹣800W＝80W，
由P＝UI=U2R可知，并联的这段新电阻丝的电阻：
R'=U2P′=(220V)280W=605Ω。
答：（1）水吸收的热量为3.36×105J；
（2）电炉的实际功率为800W；
（3）这段新电阻丝的电阻是605Ω。
11．【解答】解：（1）在标准大气压下，水的沸点是100℃，而水的沸点受气压的影响，气压越大，沸点越高；
灭菌箱中的水沸腾时温度能高达100℃以上，是因为工作状态下箱内气压比标准大气压更大；
（2）由P＝UI＝U•UR=U2R可知，电热丝的阻值：R=U2P=(220V)23500W≈13.8Ω；
（3）由ρ=mV 可知，水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×5×10﹣3 m3＝5 kg；
水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103 J/（kg•℃）×5 kg×（120℃﹣20℃）＝2.1×106 J；
不考虑热损失时，电热丝产生的热量：Q＝W＝Q吸＝2.1×106 J；
由P=Wt可知，加热这些水需要的时间 t=WP=2.1×106J3500W=600 s；
（4）若要缩短加热水的时间，根据P=Wt可知，在消耗的电能不变的情况下，可以通过增大加热功率功来实现；
而要使加热功率增大，根据P＝UI=U2R可知，当电源电压不变时，可以减小电热丝的电阻来增大加热功率。
答：（1）更大；
（2）灭菌箱内电热丝的阻值约为13.8Ω；
（3）若在水箱中加入20℃、5L的水，则将它加热到工作温度需要吸收的热量为2.1×106 J；
灭菌箱正常工作时加热这些水需要的时间为600s；
（4）小。
12．【解答】解：（1）由于果汁加热鼎的最大功率是1100W，加热鼎最大功率时，电路中的电流I最大=P最大U=1100W220V=5A；
（2）根据功率公式P＝UI=U2R可知，由于电压一定，当电阻最大时，功率最小，当电阻最小时，功率最大，所以滑动变阻器R1的阻值最大时，加热鼎功率最小；当滑动变阻器R1的阻值最小时，加热鼎的功率最大；
当滑动变阻器R1接入电路中的阻值为零时，加热鼎的功率最大，电路中只有R2，电流最大为5A，R2的阻值为R2=UI最大=220V5A=44Ω；
当滑动变阻器R1的阻值最大时，加热鼎的功率最小，此时R1、R2串联，电路中的总电阻R=U保2P保=(220V)2275W=176Ω；
所以滑动变阻器R1的最大阻值R1＝R﹣R2＝176Ω﹣44Ω＝132Ω；
（3）加热鼎用最大功率对1kg果汁加热2min，消耗的电能W最大＝P最大t＝1100W×120s＝1.32×105J，
由于不计热量损失，果汁吸收的热量Q吸＝W最大＝1.32×105J，果汁升高的温度△t=Q吸cm=1.32×105J4.0×103J/(kg⋅℃)×1kg=33℃。
答：（1）最大功率时电路中的电流为5A；
（2）R1阻值为132Ω；
（3）加热鼎用最大功率对果汁加热2min，果汁升高温度33℃。
13．【解答】解：（1）防冻系统正常工作时电压U＝220V，加热功率：P加＝2.2kW＝2200kW；
由P＝UI可知，防冻系统正常加热时通过电阻R1的电流：I1=P加U=2200W220V=10A；
（2）由图乙可知，防冻系统在0～340min内工作的时间：t＝40min+20min＝60min＝3600s；
由P=Wt可知，防冻系统在0～340min内消耗的电能：W＝Pt＝2200W×3600s＝7.92×106J；
（3）由ρ=mV可知，储水箱中水的质量：m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×220×10﹣3m3＝220kg；
从上一次加热完成到下一次开始加热，水共放出的热量：Q放＝c水m水（t0﹣t）＝4.2×103J/（kg•℃）×220kg×（10℃﹣5℃）＝4.62×106J；
由图乙可知，这个过程需要的时间：t′＝320min﹣40min＝280min＝1.68×104s；
防冻系统的热损耗功率：P损=Q放t′=4.62×106J1.68×104s=275W。
答：（1）防冻系统正常加热时通过电阻R1的电流为10A；
（2）系统在0～340min内消耗的电能为7.92×106J；
（3）防冻系统的热损耗功率为275W。
14．【解答】解：（1）由图乙可知，预约过程中所用的时间：t＝8h，由表格数据可知，预约消耗的电功率：P预约＝10W＝0.01kW；
预约过程中消耗的电能：W1＝P预约t＝0.01kW×8h＝0.08kW•h
（2）由图乙可知，当开关S、S1闭合时，R1与R2并联，电路总电阻较小，由P＝UI＝U•UR=U2R可知总功率较大，为高温状态，P高＝500W；
当开关S闭合、S1断开时，电路只有R2工作，总电阻较大，由P＝UI＝U•UR=U2R可知总功率较小，为低温状态，P低＝100W；
R1的功率为P1＝P高﹣P低＝500W﹣100W＝400W，由P=U2R可知，R1的阻值：R1=U2P1=(220V)2400W=121Ω；
（3）水的体积：V＝1.5L＝1.5×10﹣3m3；
由ρ=mV可知，水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg；
水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J；
由η=Q吸W电可知，消耗的电能：W电=Q吸η=5.04×105J84%=6×105J；
由P=Wt可知，需要的时间：t=W电P高=6×105J500W=1200s。
答：（1）预约过程中消耗的电能是0.08kW•h；
（2）R1的阻值是121Ω；
（3）需要的时间为1200s。
15．【解答】解：（1）足浴器的额定功率为220V，加热功率为880W，
由P＝UI可得，足浴器在加热状态下正常工作时的电流：
I=P加热U额=880W220V=4A。
（2）由图知，足浴器将水加热到42℃，水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（42℃﹣20℃）＝4.62×105J；
不计热量损失，则Q吸＝Q放＝W＝Pt，加热所用的时间：
t=Q放P加热=4.62×105J880W=525s。
（3）加热状态下，足浴器的电阻：
R=U额I=220V4A=55Ω，
当实际电压为200V时，足浴器的实际加热功率：
P实=U实2R=(200V)255Ω≈727.27W。
答：（1）足浴器在加热状态下正常工作时的电流是4A；
（2）水吸收的热量是4.62×105J；加热所用的时间是525s；
（3）若晚上用电高峰时的实际电压只有200V，足浴器的实际加热功率是727.27W。
16．【解答】解：
（1）当开关S与触点a、b接通时，R1与R2并联，电饭煲处于加热状态，当开关S与a、b断开，并与触点c接触，此时电路中只有电阻R2，电饭煲处于保温状态；
保温状态下通过R2的电流为：
I=P保温U=120W220V≈0.55A；
（2）消耗的电能为：W＝0.25kW•h＝0.25×3.6×106J＝9×105J，
加热功率为：P加热=Wt=9×105J15×60s=1000W，
因两种状态下R1的电压和电阻均不变，则R1消耗的功率不变，且加热时的总功率等于各电阻消耗功率之和，
所以加热时电阻R1的功率为：
P1＝P加热﹣P保温＝1000W﹣120W＝880W，
根据R=U2P知R1的电阻为：
R1=U2P1=(220V)2880W=55Ω；
（3）粥吸收的热量为：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.0×103J/（kg•℃）×3kg×（100℃﹣40℃）＝7.2×105J；
该电饭煲在加热过程中的效率为：
η=Q吸W=7.2×105J9×105J×100%＝80%。
答：（1）保温状态下，通过R2电流是0.55A；
（2）R1的电阻是55Ω；
（3）在此次加热过程中粥吸收了7.2×105J的热量，该电饭煲在加热过程中的效率是80%。
17．【解答】解：（1）水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（64℃﹣20℃）＝1.848×105J，
（2）豆浆机的水温升到64℃前，只有加热器工作，
由η=Q吸W得，加热器单独工作时消耗的电能：
W=Q吸η=1.848×105J70%=2.64×105J，
由P=Wt得，加热器单独工作时间：
t=WP加热=2.64×105J880W=300s；
（3）t总＝9min＝540s，
加热器和电动机一起工作的时间为：t混＝t总﹣t＝540s﹣300s＝240s；
加热器和电动机一起工作消耗的电能：
W混＝（P电动+P加热）t混＝（120W+880W）×240s＝2.4×105J，
9min豆浆机消耗的电能：
W总＝W+W混＝2.64×105J+2.4×105J＝5.04×105J。
答：（1）质量为1kg的水从20℃加热到64℃需要吸收的热量为1.848×105J；
（2）加热器单独工作的时间是300s；
（3）本次制作豆浆9min共消耗的电能是5.04×105J。
18．【解答】解：（1）闭合开关S1、断开开关S2时，只有电阻R1接入电路，是温水挡，此时的功率为1980W，根据P＝UI知此时路中的电流：
I=P温U=1980W220V=9A；
（2）热水挡时闭合开关S1、S2，电阻R1、R2并联，是热水挡，此时功率为4400W，R2消耗的电功率为：
P2＝P热﹣P温＝4400W﹣1980W＝2420W，
根据P＝UI=U2R可知电热丝R2的电阻：
R2=U2P2=(220V)22420W=20Ω；
（3）由P=Wt可得S1和S2都闭合出热水时，通电20s消耗的电能：
W＝Pt＝4400W×20s＝8.8×104J；
水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（34℃﹣15℃）＝7.98×104J，
此电热水龙头加热的效率为：
η=Q吸W×100%=7.98×104J8.8×104J×100%≈90.7%。
答：（1）闭合开关S1、断开开关S2，此时电路中的电流为9A；
（2）电热丝R2的电阻为20Ω；
（3）电热水龙头的加热效率为90.7%。
19．【解答】解：（1）开关S接1位置时，R1、R2串联，电路总功率为605W，根据P＝UI可知电路中电流I=PU=605W220V=2.75A；
（2）若用此电水壶将1.5kg的水，温度升高80℃，水吸收的热量Q吸＝c水m水△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×80℃＝5.04×105J；
（3）开关S接1位置时，R1、R2串联，电路的总电阻R总=UI=220V2.75A=80Ω，
则R2＝R总﹣R1＝80Ω﹣58Ω＝22Ω；
当开关S接到2位置时，电路为R2的简单电路，电水壶实际功率P′=U2R2=(220V)222Ω=2200W。
答：（1）开关S接1位置时，电路中电流是2.75A；
（2）水吸收的热量是5.04×105J；
（3）当开关S接到2位置时，电水壶实际功率是2200W。
20．【解答】解：加热挡时只有电阻R1工作，根据P=U2R知R1的阻值为：
R1=U2P加热=(220V)2800W=60.5Ω；
保温挡时只有电阻R2工作，
保温挡的功率为：
P保温=U2R2=(220V)21210Ω=40W；
（2）电压力锅内水的体积：
V＝2L＝2dm3＝2×10﹣3m3，
由ρ=mV可得，水的质量：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg，
水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（63℃﹣23℃）＝3.36×105J；
根据η=Q吸W得消耗的电能为：
W=Q吸η=3.36×105J84%=4×105J；
由P=Wt得加热时间：
t′=WP加热=4×105J800W=500s；
（3）因3000r/kW•h表示的是电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000r，
所以，消耗的电能：
W′=330r3000r/(kW⋅ℎ)=0.11kW•h＝3.96×105J，
电压力锅的实际加热功率为：
P实=W′t″=3.96×105J600s=660W。
答：（1）R1的阻值为60.5Ω，压力锅的保温功率为40W；
（2）将2L水从23℃加热到63℃，水吸收的热量是3.36×105J；
若压力锅的功率为84%。额定电压下，加热这些水，需要500s；
（3）电压力锅的实际加热功率为660W。
21．【解答】解：（1）由图乙可知：当U1＝12.1V时通过的电流为I1＝0.5A，
则根据I=UR可得R1的阻值：R1=U1I1=12.1V0.5A=24.2Ω；
（2）由电路图可知，开关S1闭合、S2断开时，两电阻串联，电路中的电阻最大，根据P=U2R可知，电功率最小，则电热水壶处于保温状态；
此时电路中的总电阻：R＝R1+R2＝24.2Ω+525.8Ω＝550Ω，
则保温功率：P保温=U2R=(220V)2550Ω=88W；
（3）水的体积V＝1.5L＝1.5×10﹣3m3，
由ρ=mV得，水的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg，
水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J，
根据η=Q吸W可得，需要消耗的电能：
W=Q吸η=5.04×105J80%=6.3×105J，
开关S1、S2均闭合时，R2短路，R1通路，电热水壶处于加热挡，
电热水壶的加热功率：P加热=U2R1=(220V)224.2Ω=2000W，
根据P=Wt可得，加热时间：
t=WP加热=6.3×105J2000W=315s。
答：（1）定值电阻R1的阻值为24.2Ω；
（2）当S1闭合、S2断开时，电热水壶处于保温挡位，电热水壶此挡位的功率为88W；
（3）水吸收的热量为5.04×105J，加热所需时间为315s。
22．【解答】解：（1）由P＝UI可得，高温挡工作时电路中的电流：
I高=P高温U=880W220V=4A；
（2）当S1、S2都闭合时，电路中只有电阻R2接入电路中，由P=U2R可知此时处于高温挡，
根据P=U2R知电阻R2的阻值为：
R2=U2P高温=(220V)2880W=55Ω；
当只闭合S1时，R1、R2串联，由P=U2R可知此时处于低温挡，
低温挡加热时电路中的功率为：
P低温=U2R1+R2=(220V)255Ω+55Ω=440W；
（3）根据密度公式ρ=mV知水的质量为：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×0.22×10﹣3m3＝0.22kg，
水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×0.22kg×（100℃﹣20℃）＝7.392×104J，
当用高温挡工作时加热时间最少，由W＝Q吸＝Pt可得所需要的加热时间最少为：
t′=WP=Q吸P高温=7.392×104J880W=84s。
故答案为：（1）高温挡加热时，电路中的电流为4A；
（2）低温挡加热时，电路中的功率为440W；
（3）若将水箱中0.22L的水从20℃加热到100℃，挂烫机至少需要加热84s。
23．【解答】解：（1）将水箱中0.2kg的水从10℃加热到100℃，需要吸收的热量：
Q＝cmΔt＝4.2×10³J/（kg•℃）×0.2kg×（100℃﹣10℃）＝75600J。
（2）当开关旋至2位置时只有R1连进电路，处于低温挡，可求得此时的功率：P1=U2R1=(220V)260.5Ω=800W，
当开关旋至3位置时，R1和R2并联，处于高温挡，则R2单独的功率：P2＝P﹣P1＝1200W﹣800W＝400W，
根据公式P=U2R，可推导出R=U2P，则可求得电阻：R2=U2P2=(220V)2400W=121Ω。
（3）高温挡加热水所需的总电能：W＝Pt＝1200W×70s＝84000J
根据加热效率公式：η=QW×100%=75600J84000J×100%=90%
答：（1）将水箱中0.2kg的水从10℃加热到100℃，需要吸收的热量为75600J；
（2）R2阻值为121Ω；
（3）若用高温挡加热这些水，所需时间为1min10s，挂烫机的加热效率为90%。
24．【解答】解：（1）闭合开关S1，变阻器和热敏电阻串联接入电路，控制电路电源电压为8V，当控制电路的电流达到0.025A时，此时箱内气温最高，衔铁被电磁铁吸住，
由欧姆定律可得该电路总电阻：R总=UKI=8V0.025A=320Ω，
串联电路总电阻等于各分电阻之和，所以此时热敏电阻的阻值：Rt＝R总﹣R＝320Ω﹣120Ω＝200Ω，
由表中数据可知此时箱内气温最高可达50℃；
（2）由乙图可知箱内空气在t1时间内温度升高了60℃﹣24℃＝36℃，
该时间段内箱内空气吸收的热量：Q1＝cmΔt1＝1×103J/（kg•℃）×2.2kg×36℃＝7.92×104J，
该时间段内工作电路消耗的电能：W1=Q1η=7.92×104J80%=9.9×104J，
电热丝R0的电功率：P=U2R0=(220V)288Ω=550W，
则该时间段：t1=W1P=9.9×104J550W=180s，
由乙图可知t1到t3时间段是一次加热循环，衔铁被电磁铁吸住，工作电路处于待机状态，衔铁每次被吸住的时长均为300s，即t2﹣t1＝300s，
t2到t3时间段箱内空气温度升高了60℃﹣54℃＝6℃，
该时间段内箱内空气吸收的热量：Q2＝cm△t2＝1×103J/（kg•℃）×2.2kg×6℃＝1.32×104J，
该时间段内工作电路消耗的电能：W2=Q2η=1.32×104J80%=1.65×104J，
则该时间段：t3﹣t2=W2P=1.65×104J550W=30s，
也就是说t1到t3时间段耗时300s+30s＝330s，
开关S1、S2闭合20min内，第一次加热耗时180s，此后进入循环加热阶段，20min内循环加热的次数：n=20×60s−180s330s≈3，
则循环加热阶段工作电路消耗的电能：W′＝3W2＝1.65×104J×3＝4.95×104J，
加热过程中，电风扇和电热丝并联接入电路，该过程中电风扇的工作时间等于加热时间，所以电风扇消耗的电能：W″＝PMtM＝20W×（180s+3×30s）＝5400J，
工作电路总共消耗的电能：W＝W1+W′+W″＝9.9×104J+4.95×104J+5400J＝1.539×105J。
答：（1）箱内气温最高可达50℃；
（2）开关S1、S2闭合20min内，工作电路总共消耗的电能是1.539×105J。
25．【解答】解：（1）根据密度公式ρ=mV知水的质量为：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×5×10﹣3m3＝5kg；
（2）由图2可知，在5min的加热时间里，水的初温t0＝20℃，末温t＝50℃，
水升高的温度为：△t＝50℃﹣20℃＝30℃，
则水吸收的热量：
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×5kg×30℃＝6.3×105J；
（3）根据P=Wt得消耗的电能为：
W＝Pt′＝2200W×5×60s＝6.6×105J；
根据P=U2R知该小厨宝的发热电阻阻值为：
R=U2P=(220V)22200W=22Ω。
故答案为：（1）5；（2）30；6.3×105；（3）6.6×105；22。
26．【解答】解：（1）由公式P＝UI=U2R知，电压一定时，P与R成反比，开关S闭合时，电阻R被短路电路中的电阻最小，电路的电功率最大，电饭锅处于高温挡；开关S断开时，两电阻串联，电路中的电阻最大，电路的电功率最小，电饭锅处于保温挡，所以饭煮熟后，电饭锅处于保温状态，开关S将断开；
（2）由公式P＝UI=U2R知电热丝R0的阻值为：
R0=U2P高温=(220V)21000W=48.4Ω，
保温时的总电阻为：
R总=U2P保温=(220V)2440W=110Ω，
根据串联电路电阻的规律知电热丝R的阻值为：
R＝R总﹣R0＝110Ω﹣48.4Ω＝61.6Ω；
（3）水吸收的热量：
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×60℃＝2.52×105J，
由P=Wt可得消耗的电能：
W＝P高t＝1000W×5×60s＝3×105J，
电饭锅高温挡的加热效率：
η=Q吸W×100%=2.52×105J3×105J×100%＝84%；
（4）电热水器消耗的电能为：
W′＝P高温t＝1000×10﹣3kW×560h=112kW•h
则电能表的参数：N=250r112kW⋅ℎ=3000r/（kW•h）。
答：（1）断开；
（2）电热丝R的阻值为61.6Ω；
（3）此加热过程中电饭锅的加热效率为84%；
（4）电能表上模糊的参数应该是3000r/（kW•h）。
27．【解答】解：（1）只闭合开关S0，R1单独工作，电路中的总电阻较大，由P=U2R 可知，电路中总功率较小，电火锅处于小火状态；同时闭合开关S0、S，R1、R2并联，电路中的总电阻较小，功率较大，电火锅为大火状态。
电火锅为大火状态时，电阻R2的功率P2=U2R2=(220V)248.4Ω=1000W，
电火锅为大火状态时的功率P大火＝P2+P小火＝1000W+1000W＝2000W；
（2）大火将2kg清汤从20℃加热到100℃吸收的热量Q吸＝c汤m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J；
（3）不计热量损失W＝Q吸＝6.72×105J
由P=Wt得，用大火将2kg清汤从20℃加热到100℃需要的时间t=WP大火=6.72×105J2000W=336s。
答：（1）大火功率为2000W；
（2）清汤吸收了6.72×105J热量；
（3）需要336s。
28．【解答】解：
（1）由图甲可知，只闭合开关S时，电路为R1的简单电路，电路中电阻较大（大于并联时的总电阻），此时电流较小，为保温挡；当S、S1都闭合时，R1、R2并联，总电阻较小，干路中电流较大，为加热挡；
由乙图可知：加热时的总电流I＝1A，保温时通过电阻R1的电流I1＝0.2A，
由并联电路的电流特点可知，加热时通过R2的电流I2＝I﹣I1＝1A﹣0.2A＝0.8A，
电阻R2的阻值R2=UI2=220V0.8A=275Ω。
（2）由图可知加热时间t＝3min＝180s，
加热过程中电路消耗的电能W＝UIt＝220V×1A×180s＝39600J，
暖奶器的加热效率为80%，所以被牛奶吸收的热量Q吸＝W×80%＝39600J×80%＝31680J，
牛奶升高的温度Δt＝40℃﹣20℃＝20℃，
根据Q吸＝cmΔt可知，能被加热的牛奶的质量：
m=Q吸c牛奶△t=31680J4.0×103J/(kg⋅℃)×20℃=0.396kg。
答：（1）电阻R2的阻值是275Ω；
（2）加热过程电路消耗的电能是39600J；这些电能可将0.396千克牛奶从20℃加热到40℃。
29．【解答】解：（1）由电路图可知，开关S接触b、c两个触点时电路为R1的简单电路，开关S接触c、d两个触点时R1与R2并联，
因并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，
所以，开关S接触b、c两个触点时总电阻大，开关S接触c、d两个触点时总电阻小，
由P＝UI=U2R可知，电源的电压一定时，电路的总电阻越大时总功率越小，
则开关S接触b、c两个触点时电热器处于低温挡，开关S接触c、d两个触点时电热器处于高温挡，
根据P＝UI=U2R可知R1的电阻值为：
R1=U2P低温=(220V)2440W=110Ω，
因为R1＝2R2，所以R2的电阻值为：
R2=12R1=12×110Ω＝55Ω；
（2）R2的电功率为：
P2=U2R2=(220V)255Ω=880W，
高温挡时的总功率为：
P高温＝P低温+P2＝440W+880W＝1320W；
（3）高温挡下工作7min产生的热量为：
Q＝W＝P高温t＝1320W×7×60s＝5.544×105J，
若产生的热量全部被水吸收，
所以水吸收的热量为：Q吸＝Q＝5.544×105J，
根据Q吸＝cm△t知升高的温度为：
△t=Q吸cm=5.544×105J4.2×103J/(kg⋅℃)×2kg=66℃，
水的末温度为：40℃+66℃＝106℃。
因为在标准大气压下水的沸点是100℃，
所以水升高的温度为：
△t′＝100℃﹣40℃＝60℃。
答：（1）R1和R2的电阻值分别为110Ω、55Ω；
（2）电热器处于高温挡时的总功率为1320W；
（3）如果在高温挡下工作7min产生的热量全部被水吸收，在一个标准大气压下这些热量能够让2kg、40℃的水，温度升高60℃。
30．【解答】解：（1）水吸收的热量：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1.25kg×（100℃﹣20℃）＝4.2×105J；
（2）由η=Q吸W×100%可知电热壶消耗的电能：
W=Q吸η=4.2×105J84%=5×105J。
答：（1）水吸收的热量为4.2×105J；
（2）电水壶消耗的电能为5×105J。
31．【解答】解：
（1）R1、R2是两个相同的电热丝，每个电热丝正常工作时的电压为220V，由图乙知电热丝正常工作时的电流为2A，
根据欧姆定律I=UR知每个电热丝正常工作时的电阻为：
R1＝R2=U额I额=220V2A=110Ω；
每个电热丝正常工作的额定功率为：
P额＝U额I额＝220V×2A＝440W；
（2）由图可知只闭合S2时两电热丝串联，因为两电热丝的阻值相等，所以两电热丝分得的电压相等，都为110V，由图乙知此时流过电热丝的电流为1.5A，
此时电暖器消耗的总功率为：
P＝UI′＝220V×1.5A＝330W；
（3）根据ρ=mV知空气的质量为：
m＝ρV＝1.2kg/m3×50m3＝60kg，
卧室内的温度升高了10℃吸收的热量为：
Q吸＝c空气m△t＝1.0×103J/（kg•℃）×60kg×10℃＝6×105J，
只闭合S1和S3，两电热丝并联，则两电热丝的总功率为2×440W＝880W；
电暖器工作15min消耗的电能为：
W＝P总t＝880W×15×60s＝7.92×105J，
电暖器的加热效率为：
η=Q吸W×100%=6×105J7.92×105J×100%≈75.8%。
答：（1）每个电热丝正常工作时的电阻为110Ω，额定功率是440W；
（2）只闭合S2时，流过电热丝的电流为1.5A，此时电暖器消耗的总功率为330W；
（3）只闭合S1和S3，让电暖器工作15min，卧室内的温度升高了10℃，电暖器的加热效率是75.8%。
32．【解答】解：（1）电热足浴盆加热系统是利用电流的热效应工作的；
（2）水吸收的热量Q＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×6kg×（40℃﹣20℃）＝5.04×105J；
（3）加热系统消耗电能为W＝Pt＝605W×900s＝5.445×105J；
（4）由P=U2R可知加热电阻R=U2P=(220V)2605W=80Ω，
当实际电压为200V时，加热电阻的实际功率为P=(U实)2R=(200V)280Ω=500W。
答：（1）热效应；
（2）水吸收的热量是5.04×105J；
（3）加热系统的加热电阻正常工作15min消耗的电能是5.445×105J
（4）加热电阻工作的实际电功率是500W。
33．【解答】解：（1）只闭合S1时，只有R1接入电路，电蒸锅处于保温挡，
由P=U2R可得保温挡功率P保=U2R1=(220V)2484Ω=100W；
（2）当S1、S2均闭合时，R1、R2并联，电蒸锅处于加热挡，
则电阻R2的电功率P2＝P热﹣P保＝1200W﹣100W＝1100W，
由P=U2R可得电阻R2=U2P2=(220V)21100W=44Ω；
（3）质量为1.2kg的水加热使其温度升高75℃水吸收的热量Q＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1.2kg×75℃＝3.78×105J；
其消耗的电能W＝P热t＝1200W×375s＝4.5×105J；
则该电蒸锅的加热效率η=QW×100%=3.78×105J4.5×105J×100%＝84%。
答：（1）保温挡的功率为100W；
（2）电阻R2的阻值为44Ω；
（3）电蒸锅的加热效率为84%。
34．【解答】解：（1）饮水机只有加热和保温两个挡位，由信息表可知：
饮水机加热时接入电路的电阻：R加热=U2P加热=(220V)21000W=48.4Ω＝R2，
饮水机保温时接入电路的电阻：R保温=U2P保温=(220V)2100W=484Ω＝R1+R2，
观察图可知：左边的虚线框始终连入电路，所以应为电阻R2，另一个挡位应该是与右边的其中一个虚线框里的电阻R1与左边电阻R2串联后为保温挡位，如图所示，左图：aa为断开；bb为加热；cc为保温。右图：aa为断开；bb为保温；cc为加热。
（2）水吸收的热量：
Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J；
由P=Wt可得，消耗电能：
W＝P加热t＝1000W×7×60s＝4.2×105J，
饮水机的加热效率：
η=QW×100%=3.36×105J4.2×105J×100%＝80%。
答：（1）如图所示，左图：aa为断开；bb为加热；cc为保温。右图：aa为断开；bb为保温；cc为加热。
；
（2）加热过程中，饮水机的加热效率是80%。
35．【解答】解：（1）使水温由20℃升高到100℃，水需要吸收热量为：
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J；
（2）不计热量损失，电热丝所产生热量的全部被水吸收，
由Q放＝Q吸＝W＝Pt得加热所需要的时间为：
t=WP=Q吸P=3.36×105J1000W=336s。
答：（1）水吸收的热量为3.36×105J；
（2）加热所需要的时间为336s。
36．【解答】解：只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，此时电热水瓶处于加热状态；
只闭合S2时，电路为R2和电磁泵串联的电路，此时电热水瓶处于电动出水状态。
（1）水吸收的热量Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×2.5kg×（100℃﹣20℃）＝8.4×105J，
加热时间t＝8min20s＝500s，
加热功率等于R1的额定功率为2000W，
故消耗的电能W＝P加热t＝2000W×500s＝106J，
此次加热水的效率η=Q吸W=8.4×105J106J=84%；
（2）电磁泵的额定电压为12V，则电磁泵正常工作时R2两端的电压U2＝220V﹣12V＝208V，根据欧姆定律可知此时电路中的电流I=U2R2=208V130Ω=1.6A，
电磁泵的额定功率P电磁泵＝U电磁泵I＝12V×1.6A＝19.2W。
答：（1）此次加热水的效率为84%。
（2）电磁泵的额定功率为19.2W。
37．【解答】解：（1）若用高温挡把质量为4kg、初温为50℃的水加热到60℃，吸收的热量为：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×4kg×（60℃﹣50℃）＝1.68×105J，
由图乙可知，用高温挡把质量为4kg、初温为50℃的水加热到60℃，所用时间为t1＝3min＝180s，
消耗的电能为：W1＝P高t1＝1100W×180s＝1.98×105J，
所以电火锅的热效率为：η1=Q吸W1=1.68×105J1.98×105J×100%≈84.8%；
（2）若用低温挡给（1）问中的水加热，由图乙可知，所用时间为t2＝5min＝300s，
消耗的电能为：W2＝P低t2＝880W×300s＝2.64×105J，
所以W1＜W2，故使用高温挡更节能；
（3）由公式P=U2R可知，在电压不变时，电阻越小，电功率越大；
在图甲中，当闭合S、S1时，只有电阻R1工作，为低温挡，
由P=U2R可知，R1的电阻为：
R1=U2P低=(220V)2880W=55Ω，
当闭合S、S1，S2接a，电阻R1和R2并联，为高温挡，则电阻R2的电功率为：
P2＝P高﹣P低＝1100W﹣880W＝220W，
所以R2的电阻为：
R2=U2P2=(220V)2220W=220Ω，
当S闭合，S1断开，S2接b，电阻R1和R2串联，电火锅处于“保温挡”，则电火锅正常工作时保温挡的电功率为：
P保=U2R1+R2=(220V)255Ω+220Ω=176W。
答：（1）用高温挡把质量为4kg、初温为50℃的水加热到60℃，水吸收的热量为1.68×105J，电火锅的热效率为84.8%；
（2）用高温挡和低温挡给质量为4kg、初温为50℃的水加热到60℃，使用高温挡更节能；
（3）电火锅正常工作时保温挡的电功率为176W。
38．【解答】解：
（1）由表格数据知燃气热水器的流量为5.0L/min，正常工作10min流出的热水的体积：
V＝5.0L/min×10min＝50L＝0.05m3
由ρ=mV可得水的质量为：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×0.05m3＝50kg，
（2）燃气热水器正常工作10min流出的热水所吸收的热量为：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（50℃﹣20℃）＝6.3×106J；
（3）即热式电热水器正常工作时的功率P＝7000W，
则电热水器消耗的电能为：
W＝Pt′＝7000W×（16×60s+40s）＝7×106J；
此过程中的即热式电热水器的加热效率：
η=Q吸W×100%=6.3×106J7×106J×100%＝90%；
（4）使用电能的显著优点是污染少，效率高；
答：（1）燃气热水器正常工作10min流出的热水的质量为50kg；
（2）燃气热水器正常工作10min流出的热水所吸收的热量为6.3×106J；
（3）该即热式电热水器的加热效率为90%；
（4）使用电能的显著优点是污染少，效率高。
39．【解答】解：（1）水温达到80℃前，电磁铁把衔铁吸下，使衔铁与b触点接通，R2接入工作电路，处于加热状态；水温达到80℃时，衔铁被弹簧拉起，使衔铁与a触点接通，R1和R2串联接入工作电路，处于保温状态；
（2）由图可知当温度为80℃时，热敏电阻的阻值为100Ω，串联电路总电阻等于各分电阻之和，所以控制电路的总电阻为：R控＝R+R0＝100Ω+50Ω＝150Ω，
衔铁刚弹起时，通过电磁铁线圈的电流：I=U1R控=3V150Ω=0.02A，
（3）R1和R2串联接入工作电路，处于保温状态，保温功率为：P=U2R1+R2=(220V)2836Ω+44Ω=55W；
（4）水吸收的热量为：Q＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（80℃﹣25℃）＝4.62×105J，
恒温调奶器加热状态下的电功率：P=U2R2=(220V)244Ω=1100W；
500s内消耗的电能：W＝Pt＝1100W×500s＝5.5×105J，
恒温调奶器的加热效率：η=QW×100%=4.62×105J5.5×105J×100%＝84%。
答：（1）水温达到80℃前，电磁铁把衔铁吸下，使衔铁与b触点接通，R2接入工作电路，处于加热状态；水温达到80℃时，衔铁被弹簧拉起，使衔铁与a触点接通，R1和R2串联接入工作电路，处于保温状态；
（2）衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流为0.02A；
（3）工作电路在保温状态下的电功率为55W；
（4）此过程中水吸收的热量为4.62×105J，恒温调奶器的加热效率为84%。
40．【解答】解：（1）根据ρ=mV可知，水的质量为：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg；
（2）水吸收的热量是：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（95℃﹣75℃）＝8.4×104J；
消耗的电能为：W＝P加t＝500W×210s＝1.05×105J；
饮水机的加热效率为：η=Q吸W=8.4×104J1.05×105J=80%；
（3）根据电路图可知，当开关S闭合，S0断开时，只有R1工作，此时为保温状态，保温的功率为：
P保=U2R1=(220V)2988Ω≈49W。
答：（1）蓄水箱中水的质量是1kg；
（2）饮水机的加热效率为80%；
（3）饮水机的保温功率约为49W。
41．【解答】解：（1）正常工作时，U＝220V，P＝22W，此时电流为：
I=PU=22W220V=0.1A，
（2）发热电阻R的阻值：
R=UI=220V0.1A=2200Ω；
当实际电压U1＝198V时，电阻R不变，发热体工作100s消耗的电能：
W=U12Rt=(198V)22200Ω×100s＝1782J；
（3）当滑片P在b端时，R2＝0，发热体R3单独工作，
发热体R3的最大功率：P3=U2R3−−−−−−−−−−①，
当发热体R3以最大功率工作时间时，产生的热量：W发热体＝W总；
此时的能量利用率η=W发热体W总=100%
当滑片P在a端时，R2最大，R2和发热体R3串联工作，
此时经过R3的电流：I'=UR2+R3，
则发热体R3的最小功率：P3'＝I'2R3=U2(R2+R3)2R3−−−−−−−−−−②，
由题意可知：P3＝4P3'﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③，
由①②③可得：R2＝R3；
由P＝I2R公式可知，此时两电阻功率之比P2：P3'＝1：1
当发热体R3以最小功率工作时间时，产生的热量：W发热体=12W总；
此时的能量利用率：η=W发热体W总=50%。
答：（1）发热体正常工作时的电流为0.1A；
（2）当实际电压为198V时，发热体工作100s消耗的电能为1782J；
（3）该电路电能利用率的范围是50%﹣100%。
42．【解答】解：
（1）满壶水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg；
水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣25℃）＝3.15×105J；
（2）由图丙可知，加热功率为1210W，加热时间为5min，保温功率为40W，保温时间为10min；
加热消耗的电能为：W加＝P加t1＝1210W×5×60s＝3.63×105J，
保温消耗的电能为：W保＝P保t2＝40W×10×60s＝0.24×105J，
则本次工作过程共消耗的电能为：
W＝W加+W保＝3.63×105J+0.24×105J＝3.87×105J；
（3）当开关S1闭合时，S2与1连接时，电路为R2的简单电路，此时处于加热状态；
根据P=U2R可知R2的阻值为：R2=U2P加热=(220V)21210W=40Ω；
当开关S1闭合时，S2与2连接时，为保温状态，两电阻串联，电路的总电阻：R总=U2P保温=(220V)240W=1210Ω，
根据电阻的串联可知，R1的阻值为：R1＝R总﹣R2＝1210Ω﹣40Ω＝1170Ω；
答：（1）这满壶水从25℃加热至100℃所吸收的热量为3.15×105J；
（2）本次工作过程共消耗的电能为3.87×105J；
（3）R1和R2的阻值分别为1170Ω和40Ω。
43．【解答】解：
（1）S1闭合，S2接b时，电路为R2的简单电路，总电阻较小（小于串联时的总电阻），根据P=U2R可知此时总功率较大，电热水器处于加热状态，
由P=U2R可得R2的阻值：R2=U2P加热=(220V)24400W=11Ω；
（2）由P=Wt可得，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的电能：
W总＝P保温总t＝100×100×10﹣3kW×20h＝200kW•h；
（3）图乙中1200imp/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的指示灯闪烁1200次，
指示灯闪烁了80次，则该电热水器消耗电能W=80imp1200imp/(kW⋅ℎ)=115kW•h＝2.4×105J，
一箱水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×25×10﹣3m3＝25kg，
水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×25kg×（22℃﹣20℃）＝2.1×105J，
该电热水器的效率：η=Q吸W×100%=2.1×105J2.4×105J×100%＝87.5%。
答：（1）R2的阻值为11Ω；
（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200kW•h的电能；
（3）该电热水器的效率为87.5%。
44．【解答】解：（1）关闭柜门，门控开关S2闭合，只有臭氧发生器工作，
由P=Wt可得，臭氧发生器工作5min所消耗的电能：W＝P发生器t＝150W×5×60s＝4.5×104J；
（2）因电路中的总功率等于各用电器功率之和，所以，石英加热管R的功率：PR＝P总﹣P发生器＝1250W﹣150W＝1100W，
由P＝UI可得，通过石英加热管R的电流：I=PRU=1100W220V=5A，
（3）不锈钢餐具吸收的热量：Q吸＝cm（t′﹣t0）＝0.46×103J/（kg•℃）×100kg×（70℃﹣26℃）＝2.024×106J，
由η=Q吸W可得，加热管消耗的电能：W′=Q吸1−20%=2.024×106J1−20%=2.53×106J，
则正常工作需要的加热时间：t″=W′PR=2.53×106J1100W=2300s。
答：（1）关闭柜门，门控开关S2闭合，臭氧发生器工作5min所消耗的电能为4.5×104J；
（2）正常工作时通过石英加热管R的电流为5A；
（3）消毒柜石英加热管需要正常工作的时间为2300s。
六．综合能力题（共2小题）
45．【解答】解：
（1）由“当电磁铁线圈中的电流I≤0.04A时，开关K被释放，指示灯L亮起，表示水量不足。”知：水箱内水量越少，电路中总电流越小；
根据欧姆定律知：电源电压不变，电路中总电流越小，总电阻越大。
即随着水箱内水量的减少，RF所受水的压力减小；RF的阻值应随压力的减小而 增大。
（2）由图甲知RF、R串联，且U总＝U＝6V、I总＝I＝0.04A、R＝100Ω，
根据串联电路电压、电流规律和欧姆定律得：RF=UFI=U−URI=U−IRI=6V−0.04A×100Ω0.04A=50Ω
（3）①由水速：v＝0.1m/s、加热区长：L＝0.1m，则加热时间t＝1s；
根据电热计算公式知：电阻丝产生的热量Q电=I2Rt=U2Rt；
根据吸热公式知：水在加热区吸收的热量为Q吸＝c水mΔt；
电阻丝产生的热量全部被水吸收，Q电＝Q吸
即：U2Rt=c水mΔt
Δt=U2tRc水m
其中m＝ρ水V＝ρ水SL；Δt＝t1﹣t0，
所以加热后水的温度：
t1=U2tRc水ρ水SL+t0=220V2×1s22Ω×4.2×103J/(kg⋅℃)×1×103kg/m3×1×10−4m2×0.1m+25℃≈77.4℃；
②加热后水的温度表达式为：t1=U2tRc水ρ水SL+t0=U2tRc水ρ水Svt+t0=U2Rc水ρ水Sv+t0，
由此可知，为提高经过加热区后热水的温度，可以降低水的流速，也可以减小电阻丝的阻值（能提高电阻丝的发热功率）。
故答案为：（1）减小；增大；
（2）50Ω；
（3）①加热后水的温度约为77.4℃；
②降低水的流速；减小电阻丝的阻值。
46．【解答】解：（1）线圈产生的热量：Q＝I2Rt＝（0.1A）2×4Ω×20×60s＝48J；
（2）由电功率公式P=U2R可求得加热电阻阻值R=U2P=(220V)21000W=48.4Ω；
（3）4L＝4×10﹣3m3，由密度公式ρ=mV得m＝ρV＝103kg/m3×4×10﹣3m3＝4kg，
水吸收的热量为Q＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×4kg×（40℃﹣20℃）＝3.36×105J，
加热电阻所消耗的电能W＝Pt＝1000W×420s＝4.2×105J，
则足浴盆的加热效率η=QW×100%=3.36×105J4.2×105J×100%＝80%。
答：（1）按摩20min，电动机线圈产生的热量是48J；
（2）加热电阻正常工作时的电阻48.4Ω；
（3）水吸收的热量为3.36×105J，足浴盆的加热效率是80%。
七．解答题（共4小题）
47．【解答】解：（1）加热器电阻阻值：R=U2P=(220V)21000W=48.4Ω；
（2）加热10s产生的热量：Q＝W＝Pt＝1000W×10s＝10000J；
（3）2.5L水的质量为：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2.5×10﹣3m3＝2.5kg；
水吸收的热量：Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×2.5kg×（75℃﹣25℃）＝525000J；
（4）圆盘转24转，消耗的电能为：24r600r/(kW⋅ℎ)=0.04kW•h＝144000J；
实际功率为：P=Wt=144000J3×60s=800W
答：（1）加热器的阻值是48.4Ω；
（2）加热器通电10s产生的热量是10000J；
（3）水吸收的热量是525000J；
（4）电路消耗的实际功率是800W。
48．【解答】解：（1）保温箱内空气温度从10℃升高到32℃需要吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝0.8×103J/（kg•℃）×1.5kg×（32℃﹣10℃）＝2.64×104J；
（2）当旋转开关S接触点1、2时，R1、R2串联，电路电阻最大，根据P=U2R可知，电功率最小，电加热器为低温挡，
当旋转开关S接触点2、3时，R1被短路，电路为R2的简单电路，电路电阻较小，根据P=U2R可知，电功率较大，电加热器为中温挡；
当旋转开关S接触点3、4时，R2、R3并联，电路电阻最小，根据P=U2R可知，电功率最大，电加热器为高温挡；
电加热器电路中R2的阻值：
R2=U2P中=(220V)2110W=440Ω；
（3）R3的功率为：
P3=U2R3=(220V)2440Ω=110W，
并联电路各支路可独立工作互不影响知高温挡的功率为：
P高＝P2+P3＝P中+P3＝110W+110W＝220W，
根据η=Q吸W得消耗的电能为：
W=Q吸η=2.64×104J80%=3.3×104J；
根据P=Wt得加热时间为：
t=WP高=3.3×104J220W=150s。
答：（1）保温箱内空气温度从10℃升高到32℃需要吸收的热量为2.64×104J；
（2）电加热器电路中R2的阻值为440Ω；
（3）要完成（1）中的升温要求，至少需要的加热150s。
49．【解答】解：（1）由电路图可知，当开关S1闭合，S2接B时，电阻R1、R2并联，电路中的总电阻最小，由P=U2R可知，总功率最大，所以此时电炖锅为高温挡；当开关S1断开，S2接A时，电阻R1、R2串联，电路中的总电阻最大，由P=U2R可知，总功率最小，所以此时电炖锅为低温挡。
（2）由电路图可知，当开关S1断开，S2接A时，电阻R1、R2串联，电路中的总电阻最大，由P=U2R可知，总功率最小，此时为低温挡；
当S2接A，S1闭合时，R2被短路，只有电阻R1接入电路，电炖锅处于中温挡。
由P＝UI得，正常工作时通过R1的电流：
I1=P中U=400W220V=2011A，
由I=UR得，R1的阻值：
R1=UI1=220V2011A=121Ω；
高温挡时，R2消耗的电功率为：P2＝P高﹣P中＝1100W﹣400W＝700W；
则R2的电阻为：R2=U2P2=(220V)2700W≈69Ω；
（3）由ρ=mV可得，水的质量：
m＝ρ水V＝1×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，
水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣12℃）＝3.696×105J，
消耗的电能：W=Q吸η=3.696×105J80%=4.62×105J，
由P=Wt得，烧开一壶水需要的时间：
t=WP高=4.62×105J1100W=420s。
答：（1）当开关S1断开，S2接A时，电阻R1、R2串联，电路中的总电阻最大，由P=U2R可知，总功率最小，所以此时电炖锅为低温挡；
（2）电阻R1的阻值是121Ω；R2的电阻为69Ω；
（3）水吸收的热量为3.696×105J，烧开一壶水需要的时间为420s。
50．【解答】解：【方案设计】
方案一，电路中两电阻串联，闭合开关S后，当开关S1闭合时，电路为R1的简单电路，电路的电阻较小，电功率较大，为加热状态；当开关S1断开时，两电阻串联，电路的电阻较大，电功率较小，为保温状态；
开关转换达到改变电路中电阻的大小，从而改变电热水壶的电功率，以实现加热和保温功能；
为了实现上述功能，还可以将两电阻并联，通过开关转换实现，电路图如图所示：
当闭合开关S时，为保温状态，再闭合S1为加热状态；
【器材选择】
由题知，方案一中能在7分钟内将1L水从20℃加热到100℃，
水的质量：m＝ρV＝1×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，
水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J，
不计热量损失，电热水壶消耗的电能：W＝Q吸，
电热水壶的加热率：P=Wt=Q吸t=3.36×105J7×60s=800W，
由P＝UI=U2R可得，R=U2P=(220V)2800W=60.5Ω，
即选择的加热电阻阻值最大为60.5Ω；
【方案反思】
为了保证使用的安全，可以在加热的支路上增加一个温度控制开关，避免水加热至沸腾后仍持续加热。
故答案为：【方案设计】见上图；
【器材选择】方案一，选择的加热电阻阻值最大60.5Ω；
【方案反思】在加热的支路上增加一个温度控制开关。
2021中考物理真题分类汇编-电功和电功率-电功与热量的综合计算（含答案，共50题）
一．选择题（共1小题）
1．（2021•绥化）一个电热水壶，其铭牌标注了额定电压为220V，额定功率为1800W。该电热水壶正常工作时，将1.5L水加热，使温度从20℃升高到80℃，所用时间为250s，则该电热水壶的加热效率是（ ）
A．75% B．84% C．88% D．95%
二．多选题（共1小题）
（多选）2．（2021•滨州）如表是小滨家中两挡位电饭锅铭牌，图甲是其简化电路。R1和R2都是电阻丝，不计温度对电阻的影响，产生的热量全部被水吸收，水的比热容4.2×103J/（kg•℃），通过断开其它用电器，只接通电饭锅且处于加热状态，来测量电饭锅的功率，观察图乙所示的电能表的转盘1min内转了40转，下面说法正确的是（ ）
额定电压
220V
频率
50Hz
额定功率
加热
880W
保温
44W
A．电饭锅在加热状态下正常工作时的总电流是4A
B．电阻R2的阻值是1100Ω
C．测量时电饭锅的实际加热功率是800W
D．电饭锅在加热状态下正常工作7min，可将2.2kg水的温度升高2℃
三．填空题（共6小题）
3．（2021•德阳）如图为某电脑的CPU，它的额定功率为100W，其中发热功率占8%，它由铜质散热器（一种由铜制成的散热元件）进行散热，已知铜质散热器的质量是0.8kg。该电脑CPU正常工作0.5h，CPU消耗电能 J。假设这段时间内CPU产生的热量全部被铜质散热器吸收，则可使散热器温度升高 ℃[铜的比热容为0.39×103J/（kg•℃），结果保留整数]。
4．（2021•大庆）如图为即热式电热水龙头，打开水龙头开关，几秒就可以流出热水。已知某品牌电热水龙头的额定功率是4000W，额定电压是220V，则该电热水龙头正常工作时的电阻是 Ω；不计热量损失，该水龙头正常工作8.4s，可使0.4kg的水从21℃升高到 ℃。[水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
5．（2021•河南）如图为一款养生壶的电路简图，该壶有“加热”和“保温”两挡，电源电压为220V，电阻丝R1、R2的阻值分别为44Ω、356Ω。养生壶在“加热”挡工作时，电功率为 W；现将壶内1kg的养生茶从20℃加热至75℃，加热过程中若不计热量损失，所需时间为 s；养生茶的内能增加是通过 的方式实现的。[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
6．（2021•黑龙江）小丽在用2000W的电热水壶烧水，壶里装有质量1kg、初温20℃的水，通电3min将水烧开，则壶中水吸收的热量是 J，电热水壶消耗的电能是 J（已知当地气压为1标准大气压，水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg•℃））。
7．（2021•菏泽）某电热水壶加热电阻丝的阻值为22Ω，通电后流过电阻丝的电流为10A，电热水壶加热时的功率为 W；若加热时有84%的热量被水吸收，则壶内1kg水的温度由34℃加热到100℃所需要的时间为 s[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。
8．（2021•重庆）将一个电热水器单独接在清零的计量插座上工作2h，屏幕显示如图所示，已知电费单价为0.5元/kW•h，电热水器的功率为 W；若该时间内消耗的电能全部给40kg的水加热（水未沸腾），则水温升高 ℃。
[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
四．实验探究题（共1小题）
9．（2021•广东）如图甲是某品牌家用电吹风，其电路如图乙所示，R1、R2为电阻丝，M为电动机。通过调节开关，可使电吹风分别处于“停止”“冷风”“暖风”或“热风”四种状态。
（1）要使电吹风正常工作，图甲中的A处应安装 ，B处应安装 。（选填“电动机”或“电阻丝”）
（2）如图乙，要使电吹风处于“冷风”状态，应闭合开关 ，要使电吹风处于“暖风”状态，应闭合开关 。
（3）已知电吹风处于“暖风”状态时，从出风口吹出的空气温度升高了20℃；处于“热风”状态时，从出风口吹出的空气温度升高了30℃。假设这两种状态下的热效率相同，相同时间内吹出的空气质量相同，则R1：R2＝ 。
（4）电吹风用了几年后，由于电阻丝的升华，实际发热功率会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
五．计算题（共35小题）
10．（2021•西藏）扎西家的电炉铭牌上标着“220V 880W”的字样，由于使用了多年，电炉的电阻丝氧化导致实际电功率发生了变化。他把该电炉接在220V的家庭电路中烧水，使初温为20℃、质量为2kg的水升高了40℃需要工作7min，若电炉产生的热量全部被水吸收。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（1）求水吸收的热量；
（2）求电炉的实际功率；
（3）为了使电炉在220V电压下工作时的电功率恢复到880W，可在原电阻丝上并联一段新的电阻丝同时工作，则这段新电阻丝的电阻是多少？
11．（2021•陕西）某医院用如图所示的压力蒸汽灭菌箱对常用器械进行消毒灭菌，使用时，将需消毒的器械放入灭菌箱内胆中，电路中的电热丝把水箱中的水加热成高温水蒸气后充入内胆，对器械进行消毒，灭菌箱的部分参数如下表[ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃），设电热丝的阻值不变]。
额定电压
220V
水箱容积
6L
频 率
50Hz
工作温度
120℃
额定加热功率
3.5kW
额定压强
0.21MPa
（1）灭菌箱中的水沸腾时温度能高达100℃以上，是因为工作状态下箱内气压比标准大气压 。
（2）灭菌箱内电热丝的阻值是多大？（计算结果保留一位小数）
（3）若在水箱中加入20℃、5L的水，则将它加热到工作温度需要吸收多少热量？灭菌箱正常工作时加热这些水需要多长时间？（不考虑热损失）
（4）若要缩短加热水的时间，在安全的条件下，可选用阻值更 的电热丝。
12．（2021•铁岭）如图甲是一款可调温果汁加热鼎，图乙是其简化电路图。R1、R2均为加热电阻，当开关接1时，加热鼎处于保温挡，保温功率为275W。当开关接2时，加热鼎处于可调温挡，可调功率范围为275W﹣1100W。[果汁比热容取4.0×103J/（kg•℃）]求：
（1）加热鼎最大功率时电路中的电流。
（2）滑动变阻器R1的最大阻值。
（3）不计热量损失，加热鼎用最大功率对1kg果汁加热2min，果汁升高的温度。
13．（2021•黄冈）图甲为某自助式洗车机储水箱防冻系统的加热电路。S为温控开关，两个完全相同的发热电阻R1和R2的阻值不随温度变化，工作时，S可在“0”“1”“2”三个挡位之间自动转换，当储水箱水温低于5℃时，S将自动跳到“1”挡加热；若R1烧断，S将自动跳到“2”挡，使用备用电阻R2加热；当水温达到10℃时，S自动跳到“0”挡停止加热。已知储水箱容积为220L，防冻系统正常工作时电压为220V，加热功率为2.2kW。
（1）求防冻系统正常加热时通过电阻R1的电流。
（2）某时段防冻系统工作时，储水箱装满了水，加热功率P与工作时间t的关系如图乙所示，求该系统在0～340min内消耗的电能。
（3）请根据图乙中的信息，计算防冻系统的热损耗功率。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）。
14．（2021•鄂尔多斯）小华对家里带有预约功能的电中药壶进行观察，铭牌如表。其内部基本电路原理如图甲，其中R1、R2均为加热电阻，R2阻值为484Ω，小华用水代替中药做了相关研究，从开始预约到煮好后断电，其消耗的功率随时间变化的图像如图乙[ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
电源
220V
容积
1.5L
高温挡功率
500W
低温挡功率
100W
预约功率
10W
（1）预约过程中消耗的电能是多少kW•h？
（2）R1的阻值是多少Ω？
（3）若此电中药壶的高温挡加热效率为84%，将1.5L水从20℃加热至100℃，需要多长时间？
15．（2021•西宁）孝顺的小梅同学给爷爷网购了一台额定电压为220V的双挡位电热足浴器。足浴器某次加热工作时的控制面板显示如图所示。
（1）足浴器在加热状态下正常工作时的电流是多大？
（2）足浴器装入质量为5kg，初温为20℃的水，当水温达到控制面板上显示的温度时，水吸收的热量是多少？加热所用的时间是多长？[不计热量损失，水的比热容c水＝4.2×103J/（ kg•℃）]
（3）若晚上用电高峰时的实际电压只有200V，足浴器的实际加热功率是多少？（计算结果保留两位小数，电热丝阻值不变）
16．（2021•鞍山）某品牌电饭煲有加热和保温两个挡位，简化电路如图所示。其中R1和R2均为发热电阻，额定电压为220V，该电饭煲的保温功率为120W。接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，开始加热；当锅内温度达到一定温度时，开关S自动与a、b断开，并与触点c接触，使电饭煲处于保温状态。若将一锅质量为3kg、初温为40℃的粥加热至100℃，需要加热15min，消耗0.25kW•h的电能。[粥的比热容c＝4.0×103J/（kg•℃）]
（1）保温状态下，通过R2的电流是多少？（保留两位小数）
（2）R1的电阻是多少？
（3）在此次加热过程中粥吸收了多少热量？该电饭煲在加热过程中的效率是多少？
17．（2021•兴安盟）某同学家的豆浆机铭牌和简化电路如图所示。豆浆机工作时加热器先加热，待水温达到64℃时温控开关闭合，电动机开始打磨且加热器继续加热，直到产出豆浆成品，电源开关自动断开。该同学用初温20℃，质量1kg的水和少量豆子制作豆浆，设电源电压为220V恒定不变，不计导线的电阻。求：
豆浆机铭牌
最大容积
2L
额定频率
50Hz
额定电压
220V
加热器功率
880W
电动机功率
120W
（1）质量为1kg的水从20℃加热到64℃需要吸收的热量；[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（2）如果在温控开关闭合前加热器产生的热量70%被水吸收，且不计豆子吸收的热量。则加热器单独工作的时间是多少？
（3）本次制作豆浆共计用了9min，则本次制作豆浆共消耗的电能是多少？
18．（2021•锦州）如图所示是速热型电热水龙头的电路简图，R1、R2为电热丝，通过操作开关，可以提供温水和热水，相应参数如表。当电热水龙头在额定电压下工作时，求：
额定电压
额定功率
220V
温水
热水
1980W
4400W
（1）闭合开关S1、断开开关S2，此时电路中的电流多大？
（2）电热丝R2的电阻多大？
（3）闭合开关S1、S2，通电20s，可以把1kg的水从15℃加热到34℃。求电热水龙头的加热效率？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]（结果保留到0.1%）
19．（2021•阜新）如图，为某电水壶加热器的简化电路图。若R1阻值58Ω，当开关S接到1位置时，电路总功率为605W。水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）。求：
（1）开关S接1位置时，电路中电流是多少？
（2）若用此电水壶将1.5kg的水，温度升高80℃，水吸收的热量是多少？
（3）当开关S接到2位置时，电水壶实际功率是多少？
20．（2021•朝阳）某电压力锅，额定电压220V，有加热和保温两个挡位，其简化电路图如图甲所示。R1、R2都是加热电阻，加热挡时只有电阻R1工作，加热功率为800W；保温挡时只有电阻R2工作，电阻R2＝1210Ω。S为温控开关，可自动实现“加热”和“保温”状态的转换。求：
（1）R1的阻值和压力锅的保温功率。
（2）将2L水从23℃加热到63℃，水吸收的热量是多少？若压力锅的效率为84%。额定电压下，加热这些水，需要多少秒？【ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）】
（3）用电高峰期电压会降低。若电路中只让压力锅单独工作600s，图中的电能表转盘转了330转，请算出它的实际加热功率。
21．（2021•永州）某品牌电热水壶有“加热”和“保温”两个挡位，其内部简化电路图如图甲所示，定值电阻R1的U﹣I图象如图乙所示。已知U＝220V、R2＝525.8Ω、c水＝4.2×103J/（kg•℃）、ρ水＝1.0×103kg/m3。
（1）求定值电阻R1的阻值；
（2）当S1闭合、S2断开时，电热水壶处于 挡位，求电热水壶此挡位的功率；
（3）已知电热水壶加热效率为80%，将1.5L水从20℃加热到100℃，求水吸收的热量和加热所需时间。
22．（2021•丹东）如图所示，是一款利用高温水蒸气熨烫衣物的便携式挂烫机的简化电路图，它的工作电压为220V，电阻R1与R2的阻值不随温度变化，电阻R1的阻值为55Ω，它有高温挡和低温挡两种加热模式，高温挡的额定功率为880W。求：
（1）高温挡加热时，电路中的电流为多少？
（2）低温挡加热时，电路中的功率为多少？
（3）若将水箱中0.22L的水从20℃加热到100℃，挂烫机至少需要加热多长时间？[水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）]（不计热量损失）
23．（2021•盘锦）如图甲所示，是一款熨烫衣服的便携式挂烫机，它有两个加热挡位，正常工作电压为220V，高温挡功率为1200W。其内部电路如图乙所示，电热丝R1＝60.5Ω。[c＝4.2×103J/（kg•℃）]请计算：
（1）将水箱中0.2kg的水从10℃加热到100℃，需要吸收的热量；
（2）R2阻值；
（3）若用高温挡加热这些水，所需时间为1min10s，挂烫机的加热效率。
24．（2021•桂林）某科技小组的同学设计制作了一款自动控温烘干箱，箱内主要电路包括控制电路和工作电路，其原理图如图所示。控制电路电源电压为8V，R为变阻器，Rt为热敏电阻、Rt阻值与箱内气温关系如下表所示。工作电路电源电压为220V，R0为电热丝，阻值恒为88Ω，M为电风扇，铭牌上标有“220V 20W”字样，其作用是使箱内空气均匀受热，红、绿指示灯用于分别指示电路加热、待机状态。当控制电路的电流达到0.025A时，衔铁被电磁铁吸住，工作电路处于待机状态，当控制电路电流减小到某值时，衔铁被释放，工作电路处于加热状态。
t/℃
30
40
50
60
70
Rt/Ω
305
245
200
170
150
（1）将控制电路中变阻器R的阻值调为120Ω时，箱内气温最高可达多少摄氏度？（电磁铁的线圈电阻不计）
（2）重新调节变阻器R，同时闭合开关S1、S2，箱内气温与时间关系如图乙所示，若电热丝R0加热空气的效率为80%，衔铁每次被吸住的时长均为300s，箱内空气质量恒为2.2kg、比热容为1×103J/（kg•℃）。求开关S1、S2闭合20min内，工作电路总共消耗的电能是多少焦耳？（控制电路、指示灯及电风扇M产生的电热均不计，指示灯消耗的电能不计）
25．（2021•湘潭）图1是小亮家某品牌小厨宝（小体积快速电热水器）。某次正常加热工作中，其内胆装有5L的水，胆内水的温度随时间变化的图像如图2所示。已知小厨宝正常工作时的电压为220V，额定功率为2200W，水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg•℃）。问：
（1）该小厨宝内胆装有水的质量为 kg；
（2）由图象可知，加热5min，水温升高了 ℃，吸收的热量为 J；
（3）本次加热小厨宝消耗了 J的电能，该小厨宝的发热电阻阻值为多少？
26．（2021•铜仁市）图甲是小明家的电饭锅及电路原理图，该电饭锅有高温和保温两挡。由开关S进行调节。已知R0与R为电热丝，现将电饭锅接在220V的电源上，使用高温挡工作时，电饭锅功率为1000W；使用保温挡工作时，电饭锅功率为440W。【c水＝4.2×103J/（kg•℃）】根据相关知识，回答下列问题：
（1）饭煮熟后，开关S将 （选填“闭合”或“断开”）；
（2）电热丝R的阻值为多少？
（3）用此电饭锅高温挡将质量为1kg、温度为25℃的水加热，使锅中水温升高60℃，需用时5min，求此加热过程中电饭锅的加热效率。
（4）如图乙所示，电能表上有一参数模糊不清，小明把家中其它用电器断开仅使用电饭锅，调至高温挡烧水5min，电能表的转盘转了250转，则电能表上模糊的参数应该是多少？
27．（2021•辽阳）如图所示是一款电火锅的简化电路图，额定电压为220V，当开关S0闭合后，锅内温控开关S自动控制小火和大火两种加热状态，已知R2的电阻为48.4Ω，小火加热功率为1000W。求：
（1）电火锅大火加热的功率。
（2）用大火将2kg清汤从20℃加热到100℃吸收的热量。[c汤＝4.2×103J/（kg•℃）]
（3）若忽略热量损失，用大火将2kg清汤从20℃加热到100℃需要的时间。
28．（2021•营口）图甲是某款具有加热和保温双重功能的暖奶器的简化电路图，其加热效率为80%。图乙是暖奶器某次工作时电流随时间变化的图像。[最适合宝宝饮用的牛奶温度是40℃，c牛奶＝4.0×103J/（kg•℃）]求：
（1）电阻R2的阻值是多少；
（2）加热过程电路消耗的电能是多少；这些电能可将多少千克牛奶从20℃加热到40℃。
29．（2021•眉山）如图所示是某种电热器工作的部分电路图，电源电压U＝220V不变，两根电热丝的电阻关系为R1＝2R2，通过旋转扇形开关S，接触不同触点，实现高、低两个挡位的转换，低温挡时的发热功率为440W。求：
（1）R1和R2的电阻值；
（2）电热器处于高温挡时的总功率；
（3）如果在高温挡下工作7min产生的热量全部被水吸收，在一个标准大气压下这些热量能够让2kg、40℃的水，温度升高多少？[水的比热容为c＝4.2×103J/（kg•℃）]
30．（2021•长春）用电水壶将质量为1.25kg，初温为20℃的水加热至100℃，整个过程电水壶的加热效率为84%。[水的比热容：c＝4.2×103J/（kg•℃）]求：
（1）水吸收的热量。
（2）电水壶消耗的电能。
31．（2021•烟台）图甲所示为某电暖器的简化原理图，其中R1、R2是两个相同的电热丝，单个电热丝的电流与电压的关系图像如图乙所示。已知电源电压为220V，每个电热丝的额定电压均为220V。现要在某卧室使用该电暖器，卧室的容积为50m3，空气的比热容为1.0×103J/（kg•℃），空气密度为ρ＝1.2kg/m3，假设卧室封闭，请根据图像及以上信息解答下列问题。
（1）每个电热丝正常工作时的电阻及额定功率是多少？
（2）只闭合S2时，流过电热丝的电流为多少？此时电暖器消耗的总功率为多少？
（3）只闭合S1和S3，让电暖器工作15min，卧室内的温度升高了10℃，电暖器的加热效率是多少？（保留到百分数中小数点后一位）
32．（2021•齐齐哈尔）父亲节到了，小明妈妈为爷爷买了一个电热足浴盆，内部由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。求：
（1）该电热足浴盆加热系统是利用电流的 工作的。
（2）小明帮爷爷泡脚前，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15min将水加热到40℃，则此加热过程中水吸收的热量是多少？（水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃））
（3）加热系统的加热电阻正常工作15min消耗的电能是多少？
（4）当小明家的实际电压是200V时，加热电阻工作的实际电功率是多少？（忽略温度对电阻的影响）
33．（2021•福建）如图是某电蒸锅的内部简化电路图，R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为484Ω，加热挡功率为1200W。用此电蒸锅对质量为1.2kg的水加热使其温度升高75℃，需要的时间为375s，已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求：
（1）保温挡的功率。
（2）电阻R2的阻值。
（3）电蒸锅的加热效率。
34．（2021•山西）小伟家的电热饮水机通过旋钮开关可以实现加热和保温两个挡位的切换。小伟查阅资料得到饮水机的部分信息如表。饮水机正常加热7min，可将质量为1kg的水从20℃加热到沸腾（标准大气压），然后转入保温状态。请你结合小伟的调查研究，解决下列问题：
（1）在图中虚线框内画出导线、电阻R1和电阻R2三个元件的符号，将饮水机的电路图连接完整。（旋钮开关位于a、a点，表示a与a接通）
（2）加热过程中，饮水机的加热效率。[水的比热容4.2×103J/（kg•℃）]
额定电压U/V
220
加热功率P1/W
1000
保温功率P2/W
100
电阻R1/Ω
435.6
电阻R2/Ω
48.4
35．（2021•天津）额定功率为1000W的电热水壶正常工作时，把质量为1kg的水从20℃加热到100℃。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），不计热量损失。求：
（1）水吸收的热量；
（2）加热所需要的时间。
36．（2021•临沂）某品牌电热水瓶具有加热和电动出水两种功能，其简化电路如图所示。其中R1是额定功率为2000W的电热丝，R2是阻值为130Ω的分压电阻，电磁泵的额定电压为12V。在1标准大气压下，将初温为20℃、质量为2.5kg的水装入电热水瓶，正常加热8min20s将水烧开，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），求该电热水瓶：
（1）此次加热水的效率。
（2）电磁泵的额定功率。
37．（2021•枣庄）康康家里有一台电火锅，部分技术参数如表，图甲是其内部电路的工作原理简图，R1、R2均为阻值不变的加热电阻，通过开关S、S1、S2的通断可实现三个挡位功能的切换，其中S2是能分别与a、b两掷点相连的单刀双掷开关。（水的比热容：4.2×103J/（kg•℃））
额定电压
220V
高温挡
1100W
低温挡
880W
保温挡
×××W
（1）电火锅正常工作时，锅内水温随时间变化的图象如图乙所示。若用高温挡把质量为4kg、初温为50℃的水加热到60℃，求此过程中水吸收的热量和电火锅的热效率；
（2）若改用低温挡给（1）问中的水加热，请比较使用高温挡还是低温挡更节能；
（3）求电火锅正常工作时保温挡的电功率。
38．（2021•江西）如表一所示是小红同学家的燃气热水器正常工作时显示的部分参数。已知水的初温为20℃，c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求：
表一：
燃气热水器
设定温度
50℃
气量
1.0m3/h
水量
5.0L/min
表二：
即热式电热水器
额定功率
7000W
额定电压
220V
额定频率
50Hz
（1）燃气热水器正常工作10min流出的热水的质量；
（2）燃气热水器正常工作10min流出的热水所吸收的热量；
（3）小红同学观察到学校用的是即热式电热水器，铭牌如表二所示。若要得到（2）问中热水所吸收的热量，即热式电热水器需正常工作16min40s，则该即热式电热水器的加热效率为多少；
（4）请写出使用电能的两个优点。
39．（2021•东营）为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不计）制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温调奶器，其电路图如图甲所示。控制电路中，电压U1＝3V，定值电阻R0＝50Ω，热敏电阻R阻值随温度变化的图象如图乙所示；工作电路中，电压U2＝220V，R1＝836Ω，R2＝44Ω。已知恒温调奶器容量为2kg，水温达到80℃时衔铁会跳起。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]
（1）请结合此电路，简要说明电磁继电器的工作原理。
（2）求衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流。
（3）求工作电路在保温状态下的电功率。
（4）当调奶器加满温度为25℃的水，加热元件工作500s后衔铁跳起，求此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率。
40．（2021•邵阳）如表是李华同学家饮水机的铭牌参数，学习电学知识后，他好奇饮水机的工作原理，请教老师后得到饮水机的电路原理图如图所示。当蓄水箱中装满水时，请你帮他解决如下问题：
额定电压
220V
额定功率
加热
500W
保温
蓄水箱的容积
1L
（1）蓄水箱中水的质量是多少？（ρ＝1.0×103kg/m3）
（2）如果饮水机把蓄水箱中的水从75℃加热到95℃用了210s，求此饮水机的加热效率。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（3）铭牌上的保温功率已模糊不清，已知R1＝988Ω，求饮水机的保温功率。
41．（2021•重庆）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η=W发热体W总）
42．（2021•南充）如图所示，图甲（表格）、图乙分别为某烧水壶的铭牌和简化电路图，R1和R2为发热丝，S1为总开关，S2为温控开关，1、2分别为开关的两个接触点，丙图为某次将满壶水加热、保温过程的总功率与时间的关系图像，已知ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求：
型号
SDS﹣15X05
容量
1L
额定电压
220V
额定频率
50Hz
加热功率
1210W
保温功率
40W
（1）这满壶水从25℃加热至100℃所吸收的热量；
（2）本次工作过程共消耗的电能；
（3）R1和R2的阻值。
43．（2021•遂宁）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）
44．（2021•自贡）如图甲是食堂为餐具消毒、烘干的保洁消毒柜，其内部电路如图乙所示，S1为温控开关，S2为门控开关，R为石英加热管。消毒柜的总功率为1250W，其中臭氧发生器的功率为150W。
求：
（1）关闭柜门，门控开关S2闭合，臭氧发生器工作5min所消耗的电能多大？
（2）正常工作时通过石英加热管R的电流多大？
（3）若在货架上放100kg的不锈钢餐具，将其从26℃加热到70℃，若电流产生的热量有20%损失，消毒柜石英加热管需要正常工作多长时间？（c钢＝0.46×103J/（kg•℃））
六．综合能力题（共2小题）
45．（2021•镇江）图甲是小明设计的一种家用即热式饮水机，R为电阻箱，RF为置于储水箱底部的压力敏感电阻，其阻值随上方水的压力的变化而变化，已知U＝6V；当电磁铁线圈中的电流I≤0.04A时，开关K被释放，指示灯L亮起，表示水量不足；当I≥0.04A，K被吸上；电磁铁线圈电阻不计。
（1）随着水箱内水量的减少，RF所受水的压力 ；RF的阻值应随压力的减小而 。（填“增大”或“减小”）
（2）若将电阻箱接入电路的阻值调至100Ω，求指示灯L刚亮起时RF的阻值。
（3）如图乙所示，水泵使水箱内的水以v＝0.1m/s的恒定速度流过粗细均匀管道，管道的横截面积S＝1cm2；虚线框内是长L＝0.1m的加热区，阻值R＝22Ω的电阻丝均匀缠绕在加热区的管道上，两端电压为220V。设水仅在加热区才被加热，且在通过加热区的过程中受热均匀，电阻丝产生的热量全部被水吸收。
①设水的初温为25℃，求经过加热区后热水的温度。（结果保留一位小数）
②为提高经过加热区后热水的温度，请提出两种符合实际的解决办法： ， 。
46．（2021•张家界）百善孝为先，我们可以从点点滴滴的小事做起。佳佳将自己的压岁钱省下来给奶奶买了一款足浴盆。这款足浴盆工作时的简化电路如图，它有加热功能和按摩功能。电动机线圈电阻为4Ω，加热电阻正常工作时电功率为1kW，电源电压220V稳定不变。
（1）启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为0.1A，按摩20min，电动机线圈产生的热量是多少？
（2）加热电阻正常工作时的电阻是多少？
（3）在足浴盆中加入体积为4L、初温为20℃的水升高至40℃，水吸收的热量为多少？若加热时间为420s，它的电加热效率为多少？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
七．解答题（共4小题）
47．（2021•黔东南州）如图甲是某电热水壶的电路图，铭牌如图乙。R为加热器，温控器S是一个双金属片温控开关，当温度较低时，其处于闭合状态，加热器加热。当水沸腾后，S会自动断开进入保温状态，从而实现了自动温度开关控制（设加热器电阻阻值一定）。[已知：水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），1L＝10﹣3m3]。求：
（1）该电热水壶正常加热工作时，其加热器的阻值是多少？
（2）该电热水壶正常加热工作时，对加热器通电10s产生的热量是多少？
（3）将电热水壶装满初温为25℃的水加热到75℃，水吸收的热量是多少？
（4）用如图丙所示的电能表单独测量该电热水壶消耗的电能，实际加热时，3min电能表中间的铝质圆盘转动了24转，此时电路消耗的实际功率是多少？
48．（2021•苏州）小明为宠物保温箱设计了一个电加热器，其内部电路如图所示，S为旋转型开关，通过旋转开关S，可实现从低温到中温、高温的转换。保温箱及加热器的部分参数如表所示，求：
（1）保温箱内空气温度从10℃升高到32℃需要吸收的热量；
（2）电加热器电路中R2的阻值；
（3）要完成（1）中的升温要求，至少需要的加热时间。
物理量
参数
加热器
工作电压
220V
中温挡功率
110W
低温挡功率
44W
电阻R3
440Ω
加热效率η
80%
保温箱
空气质量m
1.5kg
空气比热容c
0.8×103J/（kg•℃）
49．（2021•天水）如图甲所示是某家用多功能电炖锅，深受消费者认可和青睐。它有三段温控功能：高温炖，中温煮和低温熬，图乙是它的简化电路图，下表是该电炖锅的部分参数。（ρ水＝1×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃），g＝10N/kg）
项目
参数
电源电压（V）
220
中温挡功率（W）
400
高温挡功率（W）
1100
容积（L）
1
（1）开关S1、S2处于什么状态，电炖锅为低温挡，说明判断依据；
（2）求R1、R2的阻值；
（3）在标准大气压下，使用高温挡将初温是12℃的一锅水烧开，若电炖锅高温挡加热效率为80%，求烧开一锅水需要的时间。
50．（2021•嘉兴）学习了电学知识后，某科学兴趣小组开展制作“电热水壶”的项目化学习。
【项目任务】制作一款电热水壶。经过小组同学讨论后确定电热水壶的要求如下：
容积：1L；
功能：①加热：②保温；
性能：能在7分钟内将1L水从20℃加热到100℃（不计热量损失）。
【方案设计】为实现上述功能，同学们利用两个不同阻值的电阻（R1＜R2）进行设计，其中方案一如图所示。利用方案一中的器材，请将方案二的电路补充完整。
【器材选择】若该壶是按照方案一设计的，根据项目任务中的性能要求，选择的加热电阻阻值最大为多少欧姆？[Q吸＝cm（t﹣t0），c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
【方案反思】有同学认为电器设计还应考虑使用安全，从安全角度提出一条设计建议 。
【项目制作】……
参考答案与试题解析
一．选择题（共1小题）
1．【解答】解：（1）电热水壶加热250s消耗的电能：W＝Pt＝1800W×250s＝450000J；
（2）1.5L水的质量为：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg；
水吸收的热量：Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（80℃﹣20℃）＝378000J；
（3）电热水壶的加热效率：η=QW×100%=378000J450000J×100%＝84%。
故选：B。
二．多选题（共1小题）
2．【解答】解：（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：
I=P加热U=880W220V=4A，故A正确；
（2）由图知，当S1、S2闭合时，R1和R2并联，此时电路的总电阻最小，由P=U2R可知电路消耗的总功率最大，为加热挡，且P加热＝880W；
当S1闭合、S2断开时，电路中只有R1，电路中总电阻较大，由P=U2R可知，此时电功率较小，为保温挡，其P保温＝44W，
当S1、S2闭合时，R2消耗的电功率：
P2＝P加热﹣P保温＝880W﹣44W＝836W，
由P=U2R得R2的阻值：
R2=U2P2=(220V)2836W≈57.9Ω，故B错误；
（3）3000r/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转过3000r，
则电能表转盘转40r时用电器消耗的电能：
W=40r3000r/(kW⋅ℎ)=175kW•h，
所用时间t＝1min=160h，
此时电饭锅的实际加热功率：
P实加=Wt=175kW⋅ℎ160ℎ=0.8kW＝800W，故C正确；
（4）根据P=Wt知电饭锅在加热状态下正常工作7min消耗的电能为：
W＝P加热t′＝880W×7×60s＝3.696×105J，
因为产生的热量全部被水吸收，
所以水吸收的热量为：
Q吸＝W＝3.696×105J，
可将2.2kg水的温度升高的温度为：
△t=Q吸c水m=3.696×105J4.2×103J/(kg⋅℃)×2.2kg=40℃，故D错误。
故选：AC。
三．填空题（共6小题）
3．【解答】解：（1）CPU的工作时间：t＝0.5h＝1800s，
CPU消耗的电能：
W＝Pt＝100W×1800s＝1.8×105J；
（2）因为发热功率占CPU功率的8%，
所以发热功率为：
P热＝P×8%＝100W×8%＝8W，
产生的热量为：
Q＝P热t＝8W×1800s＝14400J；
③根据Q＝cm△t得散热器升高的温度为：
△t=Qcm=14400J0.39×103J/(kg⋅℃)×0.8kg≈46℃。
故答案为：1.8×105；46。
4．【解答】解：（1）电热水龙头的电阻为：R=U2P=(220V)24000W=12.1Ω；
（2）水龙头8.4s消耗的电能为：W＝Pt＝4000W×8.4s＝33600J；
不计热量损失时，Q＝W＝33600J；
水升高的温度：△t=Qc水m=33600J4.2×103J/(kg⋅℃)×0.4kg=20℃，此时水温为：21℃+20℃＝41℃。
故答案为：12.1；41。
5．【解答】解：（1）分析电路可知，当S1闭合，S2闭合时，R2短路，只有R1接入电路；当S1闭合，S2断开时，R1与R2串联接入电路。
由P=U2R可知，总电阻越小，电功率越大，所以当S2闭合后为加热挡，此时电功率：
P=U2R1=(220V)244Ω=1100W；
（2）1kg的水从20℃加热至75℃吸收热量：
Q＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（75℃﹣20℃）＝2.31×105J；
若加热过程中不计热量损失，则所消耗的电能与水吸收的热量相等，即W＝Pt＝Q，可得：
t=QP=2.31×105J1100W=210s；
（3）养生茶吸收热量、内能增加，属于热传递。
故答案为：1100；210；热传递。
6．【解答】解：（1）1kg水从20℃升温到100℃吸收的热量：
Q＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J；
（2）2000W的电热水通电3min所消耗的电能：
W＝Pt＝2000W×3×60s＝3.6×105J。
故答案为：3.36×105；3.6×105。
7．【解答】解：（1）电热水壶加热时的功率：P＝I2R＝（10A）2×22Ω＝2200W；
（2）水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣34℃）
＝2.772×105J。
根据η=Q吸W可知电热水壶需要消耗的电能为：
W=Q吸η=2.772×105J84%=3.3×105J，
该电热水壶加热的时间：
t=WP=3.3×105J2200W=150s。
故答案为：2200；150。
8．【解答】解：电热水器在2h内消耗的电能为：W=0.7元0.5元/kW⋅ℎ=1.4kW•h＝5.04×106J，
电热水器的功率为：P=Wt=1.4kW⋅ℎ2ℎ=0.7kW＝700W；
若该时间内消耗的电能全部给40kg的水加热（水未沸腾），由Q＝cm△t可知，水升高的温度为：
△t=Q吸cm=Wcm=5.04×106J4.2×103J/(kg⋅℃)×40kg=30℃。
故答案为：700；30℃。
四．实验探究题（共1小题）
9．【解答】解：（1）电吹风是利用电动机将被加热电阻附近的空气吹出而产生热风的，所以A处应为电阻丝，B处应为电动机；
（2）要使电吹风处于“冷风”状态，则内部加热电阻不能接入电路，即只闭合开关S，不闭合其他开关。
要使电吹风处于“加热”状态，需要将加热电阻接入电路，分析图像可知，当S、S1闭合后仅电阻丝R1工作，此时是暖风状态；当S、S1、S2闭合后电阻丝R1与R2并联工作，此时是热风状态；
（3）设电阻丝R1的功率为P1，电阻丝R2的功率为P2，热风挡电阻丝R1与R2总功率为P1+P2，暖风挡电阻丝总功率为P1，
加热t时间后暖风挡消耗电能W1＝P1t，空气吸收热量Q1＝cm△t1，
热风挡消耗电能W2＝（P1+P2）t，空气吸收热量Q2＝cm△t2，
若加热效率相同，则η=Q1W1=Q2W2，即W1W2=（P1t(P1+P2)t）=Q1Q2=cm△t1cm△t2=△t1△t2，即P1P1+P2=20℃30℃，整理可得P1＝2P2，
由电功率公式可知P1=U2R1，P2=U2R2，将其代入P1＝2P2可得U2R1=2U2R2，即R1：R2＝1：2。
（4）由于电阻丝的升华，会导致灯丝变细，由影响电阻大小因素可知电阻横截面积越小，电阻越大，结合电功率公式P=U2R可知此时电功率减小。
故答案为：（1）电阻丝；电动机；（2）S；S、S1；（3）1：2；（4）变小。
五．计算题（共35小题）
10．【解答】解：（1）水吸收的热量：
Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×40℃＝3.36×105J；
（2）因为电炉产生的热量全部被水吸收，所以电炉消耗的电能：
W实＝Q吸＝3.36×105J；
则电炉的实际功率：
P=Wt=3.36×105J7×60s=800W；
（3）由并联电路电功率的特点可知，并联电阻的功率为：
P'＝P额﹣P实＝880W﹣800W＝80W，
由P＝UI=U2R可知，并联的这段新电阻丝的电阻：
R'=U2P′=(220V)280W=605Ω。
答：（1）水吸收的热量为3.36×105J；
（2）电炉的实际功率为800W；
（3）这段新电阻丝的电阻是605Ω。
11．【解答】解：（1）在标准大气压下，水的沸点是100℃，而水的沸点受气压的影响，气压越大，沸点越高；
灭菌箱中的水沸腾时温度能高达100℃以上，是因为工作状态下箱内气压比标准大气压更大；
（2）由P＝UI＝U•UR=U2R可知，电热丝的阻值：R=U2P=(220V)23500W≈13.8Ω；
（3）由ρ=mV 可知，水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×5×10﹣3 m3＝5 kg；
水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103 J/（kg•℃）×5 kg×（120℃﹣20℃）＝2.1×106 J；
不考虑热损失时，电热丝产生的热量：Q＝W＝Q吸＝2.1×106 J；
由P=Wt可知，加热这些水需要的时间 t=WP=2.1×106J3500W=600 s；
（4）若要缩短加热水的时间，根据P=Wt可知，在消耗的电能不变的情况下，可以通过增大加热功率功来实现；
而要使加热功率增大，根据P＝UI=U2R可知，当电源电压不变时，可以减小电热丝的电阻来增大加热功率。
答：（1）更大；
（2）灭菌箱内电热丝的阻值约为13.8Ω；
（3）若在水箱中加入20℃、5L的水，则将它加热到工作温度需要吸收的热量为2.1×106 J；
灭菌箱正常工作时加热这些水需要的时间为600s；
（4）小。
12．【解答】解：（1）由于果汁加热鼎的最大功率是1100W，加热鼎最大功率时，电路中的电流I最大=P最大U=1100W220V=5A；
（2）根据功率公式P＝UI=U2R可知，由于电压一定，当电阻最大时，功率最小，当电阻最小时，功率最大，所以滑动变阻器R1的阻值最大时，加热鼎功率最小；当滑动变阻器R1的阻值最小时，加热鼎的功率最大；
当滑动变阻器R1接入电路中的阻值为零时，加热鼎的功率最大，电路中只有R2，电流最大为5A，R2的阻值为R2=UI最大=220V5A=44Ω；
当滑动变阻器R1的阻值最大时，加热鼎的功率最小，此时R1、R2串联，电路中的总电阻R=U保2P保=(220V)2275W=176Ω；
所以滑动变阻器R1的最大阻值R1＝R﹣R2＝176Ω﹣44Ω＝132Ω；
（3）加热鼎用最大功率对1kg果汁加热2min，消耗的电能W最大＝P最大t＝1100W×120s＝1.32×105J，
由于不计热量损失，果汁吸收的热量Q吸＝W最大＝1.32×105J，果汁升高的温度△t=Q吸cm=1.32×105J4.0×103J/(kg⋅℃)×1kg=33℃。
答：（1）最大功率时电路中的电流为5A；
（2）R1阻值为132Ω；
（3）加热鼎用最大功率对果汁加热2min，果汁升高温度33℃。
13．【解答】解：（1）防冻系统正常工作时电压U＝220V，加热功率：P加＝2.2kW＝2200kW；
由P＝UI可知，防冻系统正常加热时通过电阻R1的电流：I1=P加U=2200W220V=10A；
（2）由图乙可知，防冻系统在0～340min内工作的时间：t＝40min+20min＝60min＝3600s；
由P=Wt可知，防冻系统在0～340min内消耗的电能：W＝Pt＝2200W×3600s＝7.92×106J；
（3）由ρ=mV可知，储水箱中水的质量：m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×220×10﹣3m3＝220kg；
从上一次加热完成到下一次开始加热，水共放出的热量：Q放＝c水m水（t0﹣t）＝4.2×103J/（kg•℃）×220kg×（10℃﹣5℃）＝4.62×106J；
由图乙可知，这个过程需要的时间：t′＝320min﹣40min＝280min＝1.68×104s；
防冻系统的热损耗功率：P损=Q放t′=4.62×106J1.68×104s=275W。
答：（1）防冻系统正常加热时通过电阻R1的电流为10A；
（2）系统在0～340min内消耗的电能为7.92×106J；
（3）防冻系统的热损耗功率为275W。
14．【解答】解：（1）由图乙可知，预约过程中所用的时间：t＝8h，由表格数据可知，预约消耗的电功率：P预约＝10W＝0.01kW；
预约过程中消耗的电能：W1＝P预约t＝0.01kW×8h＝0.08kW•h
（2）由图乙可知，当开关S、S1闭合时，R1与R2并联，电路总电阻较小，由P＝UI＝U•UR=U2R可知总功率较大，为高温状态，P高＝500W；
当开关S闭合、S1断开时，电路只有R2工作，总电阻较大，由P＝UI＝U•UR=U2R可知总功率较小，为低温状态，P低＝100W；
R1的功率为P1＝P高﹣P低＝500W﹣100W＝400W，由P=U2R可知，R1的阻值：R1=U2P1=(220V)2400W=121Ω；
（3）水的体积：V＝1.5L＝1.5×10﹣3m3；
由ρ=mV可知，水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg；
水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J；
由η=Q吸W电可知，消耗的电能：W电=Q吸η=5.04×105J84%=6×105J；
由P=Wt可知，需要的时间：t=W电P高=6×105J500W=1200s。
答：（1）预约过程中消耗的电能是0.08kW•h；
（2）R1的阻值是121Ω；
（3）需要的时间为1200s。
15．【解答】解：（1）足浴器的额定功率为220V，加热功率为880W，
由P＝UI可得，足浴器在加热状态下正常工作时的电流：
I=P加热U额=880W220V=4A。
（2）由图知，足浴器将水加热到42℃，水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（42℃﹣20℃）＝4.62×105J；
不计热量损失，则Q吸＝Q放＝W＝Pt，加热所用的时间：
t=Q放P加热=4.62×105J880W=525s。
（3）加热状态下，足浴器的电阻：
R=U额I=220V4A=55Ω，
当实际电压为200V时，足浴器的实际加热功率：
P实=U实2R=(200V)255Ω≈727.27W。
答：（1）足浴器在加热状态下正常工作时的电流是4A；
（2）水吸收的热量是4.62×105J；加热所用的时间是525s；
（3）若晚上用电高峰时的实际电压只有200V，足浴器的实际加热功率是727.27W。
16．【解答】解：
（1）当开关S与触点a、b接通时，R1与R2并联，电饭煲处于加热状态，当开关S与a、b断开，并与触点c接触，此时电路中只有电阻R2，电饭煲处于保温状态；
保温状态下通过R2的电流为：
I=P保温U=120W220V≈0.55A；
（2）消耗的电能为：W＝0.25kW•h＝0.25×3.6×106J＝9×105J，
加热功率为：P加热=Wt=9×105J15×60s=1000W，
因两种状态下R1的电压和电阻均不变，则R1消耗的功率不变，且加热时的总功率等于各电阻消耗功率之和，
所以加热时电阻R1的功率为：
P1＝P加热﹣P保温＝1000W﹣120W＝880W，
根据R=U2P知R1的电阻为：
R1=U2P1=(220V)2880W=55Ω；
（3）粥吸收的热量为：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.0×103J/（kg•℃）×3kg×（100℃﹣40℃）＝7.2×105J；
该电饭煲在加热过程中的效率为：
η=Q吸W=7.2×105J9×105J×100%＝80%。
答：（1）保温状态下，通过R2电流是0.55A；
（2）R1的电阻是55Ω；
（3）在此次加热过程中粥吸收了7.2×105J的热量，该电饭煲在加热过程中的效率是80%。
17．【解答】解：（1）水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（64℃﹣20℃）＝1.848×105J，
（2）豆浆机的水温升到64℃前，只有加热器工作，
由η=Q吸W得，加热器单独工作时消耗的电能：
W=Q吸η=1.848×105J70%=2.64×105J，
由P=Wt得，加热器单独工作时间：
t=WP加热=2.64×105J880W=300s；
（3）t总＝9min＝540s，
加热器和电动机一起工作的时间为：t混＝t总﹣t＝540s﹣300s＝240s；
加热器和电动机一起工作消耗的电能：
W混＝（P电动+P加热）t混＝（120W+880W）×240s＝2.4×105J，
9min豆浆机消耗的电能：
W总＝W+W混＝2.64×105J+2.4×105J＝5.04×105J。
答：（1）质量为1kg的水从20℃加热到64℃需要吸收的热量为1.848×105J；
（2）加热器单独工作的时间是300s；
（3）本次制作豆浆9min共消耗的电能是5.04×105J。
18．【解答】解：（1）闭合开关S1、断开开关S2时，只有电阻R1接入电路，是温水挡，此时的功率为1980W，根据P＝UI知此时路中的电流：
I=P温U=1980W220V=9A；
（2）热水挡时闭合开关S1、S2，电阻R1、R2并联，是热水挡，此时功率为4400W，R2消耗的电功率为：
P2＝P热﹣P温＝4400W﹣1980W＝2420W，
根据P＝UI=U2R可知电热丝R2的电阻：
R2=U2P2=(220V)22420W=20Ω；
（3）由P=Wt可得S1和S2都闭合出热水时，通电20s消耗的电能：
W＝Pt＝4400W×20s＝8.8×104J；
水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（34℃﹣15℃）＝7.98×104J，
此电热水龙头加热的效率为：
η=Q吸W×100%=7.98×104J8.8×104J×100%≈90.7%。
答：（1）闭合开关S1、断开开关S2，此时电路中的电流为9A；
（2）电热丝R2的电阻为20Ω；
（3）电热水龙头的加热效率为90.7%。
19．【解答】解：（1）开关S接1位置时，R1、R2串联，电路总功率为605W，根据P＝UI可知电路中电流I=PU=605W220V=2.75A；
（2）若用此电水壶将1.5kg的水，温度升高80℃，水吸收的热量Q吸＝c水m水△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×80℃＝5.04×105J；
（3）开关S接1位置时，R1、R2串联，电路的总电阻R总=UI=220V2.75A=80Ω，
则R2＝R总﹣R1＝80Ω﹣58Ω＝22Ω；
当开关S接到2位置时，电路为R2的简单电路，电水壶实际功率P′=U2R2=(220V)222Ω=2200W。
答：（1）开关S接1位置时，电路中电流是2.75A；
（2）水吸收的热量是5.04×105J；
（3）当开关S接到2位置时，电水壶实际功率是2200W。
20．【解答】解：加热挡时只有电阻R1工作，根据P=U2R知R1的阻值为：
R1=U2P加热=(220V)2800W=60.5Ω；
保温挡时只有电阻R2工作，
保温挡的功率为：
P保温=U2R2=(220V)21210Ω=40W；
（2）电压力锅内水的体积：
V＝2L＝2dm3＝2×10﹣3m3，
由ρ=mV可得，水的质量：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg，
水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（63℃﹣23℃）＝3.36×105J；
根据η=Q吸W得消耗的电能为：
W=Q吸η=3.36×105J84%=4×105J；
由P=Wt得加热时间：
t′=WP加热=4×105J800W=500s；
（3）因3000r/kW•h表示的是电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000r，
所以，消耗的电能：
W′=330r3000r/(kW⋅ℎ)=0.11kW•h＝3.96×105J，
电压力锅的实际加热功率为：
P实=W′t″=3.96×105J600s=660W。
答：（1）R1的阻值为60.5Ω，压力锅的保温功率为40W；
（2）将2L水从23℃加热到63℃，水吸收的热量是3.36×105J；
若压力锅的功率为84%。额定电压下，加热这些水，需要500s；
（3）电压力锅的实际加热功率为660W。
21．【解答】解：（1）由图乙可知：当U1＝12.1V时通过的电流为I1＝0.5A，
则根据I=UR可得R1的阻值：R1=U1I1=12.1V0.5A=24.2Ω；
（2）由电路图可知，开关S1闭合、S2断开时，两电阻串联，电路中的电阻最大，根据P=U2R可知，电功率最小，则电热水壶处于保温状态；
此时电路中的总电阻：R＝R1+R2＝24.2Ω+525.8Ω＝550Ω，
则保温功率：P保温=U2R=(220V)2550Ω=88W；
（3）水的体积V＝1.5L＝1.5×10﹣3m3，
由ρ=mV得，水的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg，
水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J，
根据η=Q吸W可得，需要消耗的电能：
W=Q吸η=5.04×105J80%=6.3×105J，
开关S1、S2均闭合时，R2短路，R1通路，电热水壶处于加热挡，
电热水壶的加热功率：P加热=U2R1=(220V)224.2Ω=2000W，
根据P=Wt可得，加热时间：
t=WP加热=6.3×105J2000W=315s。
答：（1）定值电阻R1的阻值为24.2Ω；
（2）当S1闭合、S2断开时，电热水壶处于保温挡位，电热水壶此挡位的功率为88W；
（3）水吸收的热量为5.04×105J，加热所需时间为315s。
22．【解答】解：（1）由P＝UI可得，高温挡工作时电路中的电流：
I高=P高温U=880W220V=4A；
（2）当S1、S2都闭合时，电路中只有电阻R2接入电路中，由P=U2R可知此时处于高温挡，
根据P=U2R知电阻R2的阻值为：
R2=U2P高温=(220V)2880W=55Ω；
当只闭合S1时，R1、R2串联，由P=U2R可知此时处于低温挡，
低温挡加热时电路中的功率为：
P低温=U2R1+R2=(220V)255Ω+55Ω=440W；
（3）根据密度公式ρ=mV知水的质量为：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×0.22×10﹣3m3＝0.22kg，
水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×0.22kg×（100℃﹣20℃）＝7.392×104J，
当用高温挡工作时加热时间最少，由W＝Q吸＝Pt可得所需要的加热时间最少为：
t′=WP=Q吸P高温=7.392×104J880W=84s。
故答案为：（1）高温挡加热时，电路中的电流为4A；
（2）低温挡加热时，电路中的功率为440W；
（3）若将水箱中0.22L的水从20℃加热到100℃，挂烫机至少需要加热84s。
23．【解答】解：（1）将水箱中0.2kg的水从10℃加热到100℃，需要吸收的热量：
Q＝cmΔt＝4.2×10³J/（kg•℃）×0.2kg×（100℃﹣10℃）＝75600J。
（2）当开关旋至2位置时只有R1连进电路，处于低温挡，可求得此时的功率：P1=U2R1=(220V)260.5Ω=800W，
当开关旋至3位置时，R1和R2并联，处于高温挡，则R2单独的功率：P2＝P﹣P1＝1200W﹣800W＝400W，
根据公式P=U2R，可推导出R=U2P，则可求得电阻：R2=U2P2=(220V)2400W=121Ω。
（3）高温挡加热水所需的总电能：W＝Pt＝1200W×70s＝84000J
根据加热效率公式：η=QW×100%=75600J84000J×100%=90%
答：（1）将水箱中0.2kg的水从10℃加热到100℃，需要吸收的热量为75600J；
（2）R2阻值为121Ω；
（3）若用高温挡加热这些水，所需时间为1min10s，挂烫机的加热效率为90%。
24．【解答】解：（1）闭合开关S1，变阻器和热敏电阻串联接入电路，控制电路电源电压为8V，当控制电路的电流达到0.025A时，此时箱内气温最高，衔铁被电磁铁吸住，
由欧姆定律可得该电路总电阻：R总=UKI=8V0.025A=320Ω，
串联电路总电阻等于各分电阻之和，所以此时热敏电阻的阻值：Rt＝R总﹣R＝320Ω﹣120Ω＝200Ω，
由表中数据可知此时箱内气温最高可达50℃；
（2）由乙图可知箱内空气在t1时间内温度升高了60℃﹣24℃＝36℃，
该时间段内箱内空气吸收的热量：Q1＝cmΔt1＝1×103J/（kg•℃）×2.2kg×36℃＝7.92×104J，
该时间段内工作电路消耗的电能：W1=Q1η=7.92×104J80%=9.9×104J，
电热丝R0的电功率：P=U2R0=(220V)288Ω=550W，
则该时间段：t1=W1P=9.9×104J550W=180s，
由乙图可知t1到t3时间段是一次加热循环，衔铁被电磁铁吸住，工作电路处于待机状态，衔铁每次被吸住的时长均为300s，即t2﹣t1＝300s，
t2到t3时间段箱内空气温度升高了60℃﹣54℃＝6℃，
该时间段内箱内空气吸收的热量：Q2＝cm△t2＝1×103J/（kg•℃）×2.2kg×6℃＝1.32×104J，
该时间段内工作电路消耗的电能：W2=Q2η=1.32×104J80%=1.65×104J，
则该时间段：t3﹣t2=W2P=1.65×104J550W=30s，
也就是说t1到t3时间段耗时300s+30s＝330s，
开关S1、S2闭合20min内，第一次加热耗时180s，此后进入循环加热阶段，20min内循环加热的次数：n=20×60s−180s330s≈3，
则循环加热阶段工作电路消耗的电能：W′＝3W2＝1.65×104J×3＝4.95×104J，
加热过程中，电风扇和电热丝并联接入电路，该过程中电风扇的工作时间等于加热时间，所以电风扇消耗的电能：W″＝PMtM＝20W×（180s+3×30s）＝5400J，
工作电路总共消耗的电能：W＝W1+W′+W″＝9.9×104J+4.95×104J+5400J＝1.539×105J。
答：（1）箱内气温最高可达50℃；
（2）开关S1、S2闭合20min内，工作电路总共消耗的电能是1.539×105J。
25．【解答】解：（1）根据密度公式ρ=mV知水的质量为：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×5×10﹣3m3＝5kg；
（2）由图2可知，在5min的加热时间里，水的初温t0＝20℃，末温t＝50℃，
水升高的温度为：△t＝50℃﹣20℃＝30℃，
则水吸收的热量：
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×5kg×30℃＝6.3×105J；
（3）根据P=Wt得消耗的电能为：
W＝Pt′＝2200W×5×60s＝6.6×105J；
根据P=U2R知该小厨宝的发热电阻阻值为：
R=U2P=(220V)22200W=22Ω。
故答案为：（1）5；（2）30；6.3×105；（3）6.6×105；22。
26．【解答】解：（1）由公式P＝UI=U2R知，电压一定时，P与R成反比，开关S闭合时，电阻R被短路电路中的电阻最小，电路的电功率最大，电饭锅处于高温挡；开关S断开时，两电阻串联，电路中的电阻最大，电路的电功率最小，电饭锅处于保温挡，所以饭煮熟后，电饭锅处于保温状态，开关S将断开；
（2）由公式P＝UI=U2R知电热丝R0的阻值为：
R0=U2P高温=(220V)21000W=48.4Ω，
保温时的总电阻为：
R总=U2P保温=(220V)2440W=110Ω，
根据串联电路电阻的规律知电热丝R的阻值为：
R＝R总﹣R0＝110Ω﹣48.4Ω＝61.6Ω；
（3）水吸收的热量：
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×60℃＝2.52×105J，
由P=Wt可得消耗的电能：
W＝P高t＝1000W×5×60s＝3×105J，
电饭锅高温挡的加热效率：
η=Q吸W×100%=2.52×105J3×105J×100%＝84%；
（4）电热水器消耗的电能为：
W′＝P高温t＝1000×10﹣3kW×560h=112kW•h
则电能表的参数：N=250r112kW⋅ℎ=3000r/（kW•h）。
答：（1）断开；
（2）电热丝R的阻值为61.6Ω；
（3）此加热过程中电饭锅的加热效率为84%；
（4）电能表上模糊的参数应该是3000r/（kW•h）。
27．【解答】解：（1）只闭合开关S0，R1单独工作，电路中的总电阻较大，由P=U2R 可知，电路中总功率较小，电火锅处于小火状态；同时闭合开关S0、S，R1、R2并联，电路中的总电阻较小，功率较大，电火锅为大火状态。
电火锅为大火状态时，电阻R2的功率P2=U2R2=(220V)248.4Ω=1000W，
电火锅为大火状态时的功率P大火＝P2+P小火＝1000W+1000W＝2000W；
（2）大火将2kg清汤从20℃加热到100℃吸收的热量Q吸＝c汤m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J；
（3）不计热量损失W＝Q吸＝6.72×105J
由P=Wt得，用大火将2kg清汤从20℃加热到100℃需要的时间t=WP大火=6.72×105J2000W=336s。
答：（1）大火功率为2000W；
（2）清汤吸收了6.72×105J热量；
（3）需要336s。
28．【解答】解：
（1）由图甲可知，只闭合开关S时，电路为R1的简单电路，电路中电阻较大（大于并联时的总电阻），此时电流较小，为保温挡；当S、S1都闭合时，R1、R2并联，总电阻较小，干路中电流较大，为加热挡；
由乙图可知：加热时的总电流I＝1A，保温时通过电阻R1的电流I1＝0.2A，
由并联电路的电流特点可知，加热时通过R2的电流I2＝I﹣I1＝1A﹣0.2A＝0.8A，
电阻R2的阻值R2=UI2=220V0.8A=275Ω。
（2）由图可知加热时间t＝3min＝180s，
加热过程中电路消耗的电能W＝UIt＝220V×1A×180s＝39600J，
暖奶器的加热效率为80%，所以被牛奶吸收的热量Q吸＝W×80%＝39600J×80%＝31680J，
牛奶升高的温度Δt＝40℃﹣20℃＝20℃，
根据Q吸＝cmΔt可知，能被加热的牛奶的质量：
m=Q吸c牛奶△t=31680J4.0×103J/(kg⋅℃)×20℃=0.396kg。
答：（1）电阻R2的阻值是275Ω；
（2）加热过程电路消耗的电能是39600J；这些电能可将0.396千克牛奶从20℃加热到40℃。
29．【解答】解：（1）由电路图可知，开关S接触b、c两个触点时电路为R1的简单电路，开关S接触c、d两个触点时R1与R2并联，
因并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，
所以，开关S接触b、c两个触点时总电阻大，开关S接触c、d两个触点时总电阻小，
由P＝UI=U2R可知，电源的电压一定时，电路的总电阻越大时总功率越小，
则开关S接触b、c两个触点时电热器处于低温挡，开关S接触c、d两个触点时电热器处于高温挡，
根据P＝UI=U2R可知R1的电阻值为：
R1=U2P低温=(220V)2440W=110Ω，
因为R1＝2R2，所以R2的电阻值为：
R2=12R1=12×110Ω＝55Ω；
（2）R2的电功率为：
P2=U2R2=(220V)255Ω=880W，
高温挡时的总功率为：
P高温＝P低温+P2＝440W+880W＝1320W；
（3）高温挡下工作7min产生的热量为：
Q＝W＝P高温t＝1320W×7×60s＝5.544×105J，
若产生的热量全部被水吸收，
所以水吸收的热量为：Q吸＝Q＝5.544×105J，
根据Q吸＝cm△t知升高的温度为：
△t=Q吸cm=5.544×105J4.2×103J/(kg⋅℃)×2kg=66℃，
水的末温度为：40℃+66℃＝106℃。
因为在标准大气压下水的沸点是100℃，
所以水升高的温度为：
△t′＝100℃﹣40℃＝60℃。
答：（1）R1和R2的电阻值分别为110Ω、55Ω；
（2）电热器处于高温挡时的总功率为1320W；
（3）如果在高温挡下工作7min产生的热量全部被水吸收，在一个标准大气压下这些热量能够让2kg、40℃的水，温度升高60℃。
30．【解答】解：（1）水吸收的热量：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1.25kg×（100℃﹣20℃）＝4.2×105J；
（2）由η=Q吸W×100%可知电热壶消耗的电能：
W=Q吸η=4.2×105J84%=5×105J。
答：（1）水吸收的热量为4.2×105J；
（2）电水壶消耗的电能为5×105J。
31．【解答】解：
（1）R1、R2是两个相同的电热丝，每个电热丝正常工作时的电压为220V，由图乙知电热丝正常工作时的电流为2A，
根据欧姆定律I=UR知每个电热丝正常工作时的电阻为：
R1＝R2=U额I额=220V2A=110Ω；
每个电热丝正常工作的额定功率为：
P额＝U额I额＝220V×2A＝440W；
（2）由图可知只闭合S2时两电热丝串联，因为两电热丝的阻值相等，所以两电热丝分得的电压相等，都为110V，由图乙知此时流过电热丝的电流为1.5A，
此时电暖器消耗的总功率为：
P＝UI′＝220V×1.5A＝330W；
（3）根据ρ=mV知空气的质量为：
m＝ρV＝1.2kg/m3×50m3＝60kg，
卧室内的温度升高了10℃吸收的热量为：
Q吸＝c空气m△t＝1.0×103J/（kg•℃）×60kg×10℃＝6×105J，
只闭合S1和S3，两电热丝并联，则两电热丝的总功率为2×440W＝880W；
电暖器工作15min消耗的电能为：
W＝P总t＝880W×15×60s＝7.92×105J，
电暖器的加热效率为：
η=Q吸W×100%=6×105J7.92×105J×100%≈75.8%。
答：（1）每个电热丝正常工作时的电阻为110Ω，额定功率是440W；
（2）只闭合S2时，流过电热丝的电流为1.5A，此时电暖器消耗的总功率为330W；
（3）只闭合S1和S3，让电暖器工作15min，卧室内的温度升高了10℃，电暖器的加热效率是75.8%。
32．【解答】解：（1）电热足浴盆加热系统是利用电流的热效应工作的；
（2）水吸收的热量Q＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×6kg×（40℃﹣20℃）＝5.04×105J；
（3）加热系统消耗电能为W＝Pt＝605W×900s＝5.445×105J；
（4）由P=U2R可知加热电阻R=U2P=(220V)2605W=80Ω，
当实际电压为200V时，加热电阻的实际功率为P=(U实)2R=(200V)280Ω=500W。
答：（1）热效应；
（2）水吸收的热量是5.04×105J；
（3）加热系统的加热电阻正常工作15min消耗的电能是5.445×105J
（4）加热电阻工作的实际电功率是500W。
33．【解答】解：（1）只闭合S1时，只有R1接入电路，电蒸锅处于保温挡，
由P=U2R可得保温挡功率P保=U2R1=(220V)2484Ω=100W；
（2）当S1、S2均闭合时，R1、R2并联，电蒸锅处于加热挡，
则电阻R2的电功率P2＝P热﹣P保＝1200W﹣100W＝1100W，
由P=U2R可得电阻R2=U2P2=(220V)21100W=44Ω；
（3）质量为1.2kg的水加热使其温度升高75℃水吸收的热量Q＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1.2kg×75℃＝3.78×105J；
其消耗的电能W＝P热t＝1200W×375s＝4.5×105J；
则该电蒸锅的加热效率η=QW×100%=3.78×105J4.5×105J×100%＝84%。
答：（1）保温挡的功率为100W；
（2）电阻R2的阻值为44Ω；
（3）电蒸锅的加热效率为84%。
34．【解答】解：（1）饮水机只有加热和保温两个挡位，由信息表可知：
饮水机加热时接入电路的电阻：R加热=U2P加热=(220V)21000W=48.4Ω＝R2，
饮水机保温时接入电路的电阻：R保温=U2P保温=(220V)2100W=484Ω＝R1+R2，
观察图可知：左边的虚线框始终连入电路，所以应为电阻R2，另一个挡位应该是与右边的其中一个虚线框里的电阻R1与左边电阻R2串联后为保温挡位，如图所示，左图：aa为断开；bb为加热；cc为保温。右图：aa为断开；bb为保温；cc为加热。
（2）水吸收的热量：
Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J；
由P=Wt可得，消耗电能：
W＝P加热t＝1000W×7×60s＝4.2×105J，
饮水机的加热效率：
η=QW×100%=3.36×105J4.2×105J×100%＝80%。
答：（1）如图所示，左图：aa为断开；bb为加热；cc为保温。右图：aa为断开；bb为保温；cc为加热。
；
（2）加热过程中，饮水机的加热效率是80%。
35．【解答】解：（1）使水温由20℃升高到100℃，水需要吸收热量为：
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J；
（2）不计热量损失，电热丝所产生热量的全部被水吸收，
由Q放＝Q吸＝W＝Pt得加热所需要的时间为：
t=WP=Q吸P=3.36×105J1000W=336s。
答：（1）水吸收的热量为3.36×105J；
（2）加热所需要的时间为336s。
36．【解答】解：只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，此时电热水瓶处于加热状态；
只闭合S2时，电路为R2和电磁泵串联的电路，此时电热水瓶处于电动出水状态。
（1）水吸收的热量Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×2.5kg×（100℃﹣20℃）＝8.4×105J，
加热时间t＝8min20s＝500s，
加热功率等于R1的额定功率为2000W，
故消耗的电能W＝P加热t＝2000W×500s＝106J，
此次加热水的效率η=Q吸W=8.4×105J106J=84%；
（2）电磁泵的额定电压为12V，则电磁泵正常工作时R2两端的电压U2＝220V﹣12V＝208V，根据欧姆定律可知此时电路中的电流I=U2R2=208V130Ω=1.6A，
电磁泵的额定功率P电磁泵＝U电磁泵I＝12V×1.6A＝19.2W。
答：（1）此次加热水的效率为84%。
（2）电磁泵的额定功率为19.2W。
37．【解答】解：（1）若用高温挡把质量为4kg、初温为50℃的水加热到60℃，吸收的热量为：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×4kg×（60℃﹣50℃）＝1.68×105J，
由图乙可知，用高温挡把质量为4kg、初温为50℃的水加热到60℃，所用时间为t1＝3min＝180s，
消耗的电能为：W1＝P高t1＝1100W×180s＝1.98×105J，
所以电火锅的热效率为：η1=Q吸W1=1.68×105J1.98×105J×100%≈84.8%；
（2）若用低温挡给（1）问中的水加热，由图乙可知，所用时间为t2＝5min＝300s，
消耗的电能为：W2＝P低t2＝880W×300s＝2.64×105J，
所以W1＜W2，故使用高温挡更节能；
（3）由公式P=U2R可知，在电压不变时，电阻越小，电功率越大；
在图甲中，当闭合S、S1时，只有电阻R1工作，为低温挡，
由P=U2R可知，R1的电阻为：
R1=U2P低=(220V)2880W=55Ω，
当闭合S、S1，S2接a，电阻R1和R2并联，为高温挡，则电阻R2的电功率为：
P2＝P高﹣P低＝1100W﹣880W＝220W，
所以R2的电阻为：
R2=U2P2=(220V)2220W=220Ω，
当S闭合，S1断开，S2接b，电阻R1和R2串联，电火锅处于“保温挡”，则电火锅正常工作时保温挡的电功率为：
P保=U2R1+R2=(220V)255Ω+220Ω=176W。
答：（1）用高温挡把质量为4kg、初温为50℃的水加热到60℃，水吸收的热量为1.68×105J，电火锅的热效率为84.8%；
（2）用高温挡和低温挡给质量为4kg、初温为50℃的水加热到60℃，使用高温挡更节能；
（3）电火锅正常工作时保温挡的电功率为176W。
38．【解答】解：
（1）由表格数据知燃气热水器的流量为5.0L/min，正常工作10min流出的热水的体积：
V＝5.0L/min×10min＝50L＝0.05m3
由ρ=mV可得水的质量为：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×0.05m3＝50kg，
（2）燃气热水器正常工作10min流出的热水所吸收的热量为：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（50℃﹣20℃）＝6.3×106J；
（3）即热式电热水器正常工作时的功率P＝7000W，
则电热水器消耗的电能为：
W＝Pt′＝7000W×（16×60s+40s）＝7×106J；
此过程中的即热式电热水器的加热效率：
η=Q吸W×100%=6.3×106J7×106J×100%＝90%；
（4）使用电能的显著优点是污染少，效率高；
答：（1）燃气热水器正常工作10min流出的热水的质量为50kg；
（2）燃气热水器正常工作10min流出的热水所吸收的热量为6.3×106J；
（3）该即热式电热水器的加热效率为90%；
（4）使用电能的显著优点是污染少，效率高。
39．【解答】解：（1）水温达到80℃前，电磁铁把衔铁吸下，使衔铁与b触点接通，R2接入工作电路，处于加热状态；水温达到80℃时，衔铁被弹簧拉起，使衔铁与a触点接通，R1和R2串联接入工作电路，处于保温状态；
（2）由图可知当温度为80℃时，热敏电阻的阻值为100Ω，串联电路总电阻等于各分电阻之和，所以控制电路的总电阻为：R控＝R+R0＝100Ω+50Ω＝150Ω，
衔铁刚弹起时，通过电磁铁线圈的电流：I=U1R控=3V150Ω=0.02A，
（3）R1和R2串联接入工作电路，处于保温状态，保温功率为：P=U2R1+R2=(220V)2836Ω+44Ω=55W；
（4）水吸收的热量为：Q＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（80℃﹣25℃）＝4.62×105J，
恒温调奶器加热状态下的电功率：P=U2R2=(220V)244Ω=1100W；
500s内消耗的电能：W＝Pt＝1100W×500s＝5.5×105J，
恒温调奶器的加热效率：η=QW×100%=4.62×105J5.5×105J×100%＝84%。
答：（1）水温达到80℃前，电磁铁把衔铁吸下，使衔铁与b触点接通，R2接入工作电路，处于加热状态；水温达到80℃时，衔铁被弹簧拉起，使衔铁与a触点接通，R1和R2串联接入工作电路，处于保温状态；
（2）衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流为0.02A；
（3）工作电路在保温状态下的电功率为55W；
（4）此过程中水吸收的热量为4.62×105J，恒温调奶器的加热效率为84%。
40．【解答】解：（1）根据ρ=mV可知，水的质量为：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg；
（2）水吸收的热量是：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（95℃﹣75℃）＝8.4×104J；
消耗的电能为：W＝P加t＝500W×210s＝1.05×105J；
饮水机的加热效率为：η=Q吸W=8.4×104J1.05×105J=80%；
（3）根据电路图可知，当开关S闭合，S0断开时，只有R1工作，此时为保温状态，保温的功率为：
P保=U2R1=(220V)2988Ω≈49W。
答：（1）蓄水箱中水的质量是1kg；
（2）饮水机的加热效率为80%；
（3）饮水机的保温功率约为49W。
41．【解答】解：（1）正常工作时，U＝220V，P＝22W，此时电流为：
I=PU=22W220V=0.1A，
（2）发热电阻R的阻值：
R=UI=220V0.1A=2200Ω；
当实际电压U1＝198V时，电阻R不变，发热体工作100s消耗的电能：
W=U12Rt=(198V)22200Ω×100s＝1782J；
（3）当滑片P在b端时，R2＝0，发热体R3单独工作，
发热体R3的最大功率：P3=U2R3−−−−−−−−−−①，
当发热体R3以最大功率工作时间时，产生的热量：W发热体＝W总；
此时的能量利用率η=W发热体W总=100%
当滑片P在a端时，R2最大，R2和发热体R3串联工作，
此时经过R3的电流：I'=UR2+R3，
则发热体R3的最小功率：P3'＝I'2R3=U2(R2+R3)2R3−−−−−−−−−−②，
由题意可知：P3＝4P3'﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③，
由①②③可得：R2＝R3；
由P＝I2R公式可知，此时两电阻功率之比P2：P3'＝1：1
当发热体R3以最小功率工作时间时，产生的热量：W发热体=12W总；
此时的能量利用率：η=W发热体W总=50%。
答：（1）发热体正常工作时的电流为0.1A；
（2）当实际电压为198V时，发热体工作100s消耗的电能为1782J；
（3）该电路电能利用率的范围是50%﹣100%。
42．【解答】解：
（1）满壶水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg；
水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣25℃）＝3.15×105J；
（2）由图丙可知，加热功率为1210W，加热时间为5min，保温功率为40W，保温时间为10min；
加热消耗的电能为：W加＝P加t1＝1210W×5×60s＝3.63×105J，
保温消耗的电能为：W保＝P保t2＝40W×10×60s＝0.24×105J，
则本次工作过程共消耗的电能为：
W＝W加+W保＝3.63×105J+0.24×105J＝3.87×105J；
（3）当开关S1闭合时，S2与1连接时，电路为R2的简单电路，此时处于加热状态；
根据P=U2R可知R2的阻值为：R2=U2P加热=(220V)21210W=40Ω；
当开关S1闭合时，S2与2连接时，为保温状态，两电阻串联，电路的总电阻：R总=U2P保温=(220V)240W=1210Ω，
根据电阻的串联可知，R1的阻值为：R1＝R总﹣R2＝1210Ω﹣40Ω＝1170Ω；
答：（1）这满壶水从25℃加热至100℃所吸收的热量为3.15×105J；
（2）本次工作过程共消耗的电能为3.87×105J；
（3）R1和R2的阻值分别为1170Ω和40Ω。
43．【解答】解：
（1）S1闭合，S2接b时，电路为R2的简单电路，总电阻较小（小于串联时的总电阻），根据P=U2R可知此时总功率较大，电热水器处于加热状态，
由P=U2R可得R2的阻值：R2=U2P加热=(220V)24400W=11Ω；
（2）由P=Wt可得，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的电能：
W总＝P保温总t＝100×100×10﹣3kW×20h＝200kW•h；
（3）图乙中1200imp/（kW•h）表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的指示灯闪烁1200次，
指示灯闪烁了80次，则该电热水器消耗电能W=80imp1200imp/(kW⋅ℎ)=115kW•h＝2.4×105J，
一箱水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×25×10﹣3m3＝25kg，
水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×25kg×（22℃﹣20℃）＝2.1×105J，
该电热水器的效率：η=Q吸W×100%=2.1×105J2.4×105J×100%＝87.5%。
答：（1）R2的阻值为11Ω；
（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200kW•h的电能；
（3）该电热水器的效率为87.5%。
44．【解答】解：（1）关闭柜门，门控开关S2闭合，只有臭氧发生器工作，
由P=Wt可得，臭氧发生器工作5min所消耗的电能：W＝P发生器t＝150W×5×60s＝4.5×104J；
（2）因电路中的总功率等于各用电器功率之和，所以，石英加热管R的功率：PR＝P总﹣P发生器＝1250W﹣150W＝1100W，
由P＝UI可得，通过石英加热管R的电流：I=PRU=1100W220V=5A，
（3）不锈钢餐具吸收的热量：Q吸＝cm（t′﹣t0）＝0.46×103J/（kg•℃）×100kg×（70℃﹣26℃）＝2.024×106J，
由η=Q吸W可得，加热管消耗的电能：W′=Q吸1−20%=2.024×106J1−20%=2.53×106J，
则正常工作需要的加热时间：t″=W′PR=2.53×106J1100W=2300s。
答：（1）关闭柜门，门控开关S2闭合，臭氧发生器工作5min所消耗的电能为4.5×104J；
（2）正常工作时通过石英加热管R的电流为5A；
（3）消毒柜石英加热管需要正常工作的时间为2300s。
六．综合能力题（共2小题）
45．【解答】解：
（1）由“当电磁铁线圈中的电流I≤0.04A时，开关K被释放，指示灯L亮起，表示水量不足。”知：水箱内水量越少，电路中总电流越小；
根据欧姆定律知：电源电压不变，电路中总电流越小，总电阻越大。
即随着水箱内水量的减少，RF所受水的压力减小；RF的阻值应随压力的减小而 增大。
（2）由图甲知RF、R串联，且U总＝U＝6V、I总＝I＝0.04A、R＝100Ω，
根据串联电路电压、电流规律和欧姆定律得：RF=UFI=U−URI=U−IRI=6V−0.04A×100Ω0.04A=50Ω
（3）①由水速：v＝0.1m/s、加热区长：L＝0.1m，则加热时间t＝1s；
根据电热计算公式知：电阻丝产生的热量Q电=I2Rt=U2Rt；
根据吸热公式知：水在加热区吸收的热量为Q吸＝c水mΔt；
电阻丝产生的热量全部被水吸收，Q电＝Q吸
即：U2Rt=c水mΔt
Δt=U2tRc水m
其中m＝ρ水V＝ρ水SL；Δt＝t1﹣t0，
所以加热后水的温度：
t1=U2tRc水ρ水SL+t0=220V2×1s22Ω×4.2×103J/(kg⋅℃)×1×103kg/m3×1×10−4m2×0.1m+25℃≈77.4℃；
②加热后水的温度表达式为：t1=U2tRc水ρ水SL+t0=U2tRc水ρ水Svt+t0=U2Rc水ρ水Sv+t0，
由此可知，为提高经过加热区后热水的温度，可以降低水的流速，也可以减小电阻丝的阻值（能提高电阻丝的发热功率）。
故答案为：（1）减小；增大；
（2）50Ω；
（3）①加热后水的温度约为77.4℃；
②降低水的流速；减小电阻丝的阻值。
46．【解答】解：（1）线圈产生的热量：Q＝I2Rt＝（0.1A）2×4Ω×20×60s＝48J；
（2）由电功率公式P=U2R可求得加热电阻阻值R=U2P=(220V)21000W=48.4Ω；
（3）4L＝4×10﹣3m3，由密度公式ρ=mV得m＝ρV＝103kg/m3×4×10﹣3m3＝4kg，
水吸收的热量为Q＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×4kg×（40℃﹣20℃）＝3.36×105J，
加热电阻所消耗的电能W＝Pt＝1000W×420s＝4.2×105J，
则足浴盆的加热效率η=QW×100%=3.36×105J4.2×105J×100%＝80%。
答：（1）按摩20min，电动机线圈产生的热量是48J；
（2）加热电阻正常工作时的电阻48.4Ω；
（3）水吸收的热量为3.36×105J，足浴盆的加热效率是80%。
七．解答题（共4小题）
47．【解答】解：（1）加热器电阻阻值：R=U2P=(220V)21000W=48.4Ω；
（2）加热10s产生的热量：Q＝W＝Pt＝1000W×10s＝10000J；
（3）2.5L水的质量为：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2.5×10﹣3m3＝2.5kg；
水吸收的热量：Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×2.5kg×（75℃﹣25℃）＝525000J；
（4）圆盘转24转，消耗的电能为：24r600r/(kW⋅ℎ)=0.04kW•h＝144000J；
实际功率为：P=Wt=144000J3×60s=800W
答：（1）加热器的阻值是48.4Ω；
（2）加热器通电10s产生的热量是10000J；
（3）水吸收的热量是525000J；
（4）电路消耗的实际功率是800W。
48．【解答】解：（1）保温箱内空气温度从10℃升高到32℃需要吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝0.8×103J/（kg•℃）×1.5kg×（32℃﹣10℃）＝2.64×104J；
（2）当旋转开关S接触点1、2时，R1、R2串联，电路电阻最大，根据P=U2R可知，电功率最小，电加热器为低温挡，
当旋转开关S接触点2、3时，R1被短路，电路为R2的简单电路，电路电阻较小，根据P=U2R可知，电功率较大，电加热器为中温挡；
当旋转开关S接触点3、4时，R2、R3并联，电路电阻最小，根据P=U2R可知，电功率最大，电加热器为高温挡；
电加热器电路中R2的阻值：
R2=U2P中=(220V)2110W=440Ω；
（3）R3的功率为：
P3=U2R3=(220V)2440Ω=110W，
并联电路各支路可独立工作互不影响知高温挡的功率为：
P高＝P2+P3＝P中+P3＝110W+110W＝220W，
根据η=Q吸W得消耗的电能为：
W=Q吸η=2.64×104J80%=3.3×104J；
根据P=Wt得加热时间为：
t=WP高=3.3×104J220W=150s。
答：（1）保温箱内空气温度从10℃升高到32℃需要吸收的热量为2.64×104J；
（2）电加热器电路中R2的阻值为440Ω；
（3）要完成（1）中的升温要求，至少需要的加热150s。
49．【解答】解：（1）由电路图可知，当开关S1闭合，S2接B时，电阻R1、R2并联，电路中的总电阻最小，由P=U2R可知，总功率最大，所以此时电炖锅为高温挡；当开关S1断开，S2接A时，电阻R1、R2串联，电路中的总电阻最大，由P=U2R可知，总功率最小，所以此时电炖锅为低温挡。
（2）由电路图可知，当开关S1断开，S2接A时，电阻R1、R2串联，电路中的总电阻最大，由P=U2R可知，总功率最小，此时为低温挡；
当S2接A，S1闭合时，R2被短路，只有电阻R1接入电路，电炖锅处于中温挡。
由P＝UI得，正常工作时通过R1的电流：
I1=P中U=400W220V=2011A，
由I=UR得，R1的阻值：
R1=UI1=220V2011A=121Ω；
高温挡时，R2消耗的电功率为：P2＝P高﹣P中＝1100W﹣400W＝700W；
则R2的电阻为：R2=U2P2=(220V)2700W≈69Ω；
（3）由ρ=mV可得，水的质量：
m＝ρ水V＝1×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，
水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣12℃）＝3.696×105J，
消耗的电能：W=Q吸η=3.696×105J80%=4.62×105J，
由P=Wt得，烧开一壶水需要的时间：
t=WP高=4.62×105J1100W=420s。
答：（1）当开关S1断开，S2接A时，电阻R1、R2串联，电路中的总电阻最大，由P=U2R可知，总功率最小，所以此时电炖锅为低温挡；
（2）电阻R1的阻值是121Ω；R2的电阻为69Ω；
（3）水吸收的热量为3.696×105J，烧开一壶水需要的时间为420s。
50．【解答】解：【方案设计】
方案一，电路中两电阻串联，闭合开关S后，当开关S1闭合时，电路为R1的简单电路，电路的电阻较小，电功率较大，为加热状态；当开关S1断开时，两电阻串联，电路的电阻较大，电功率较小，为保温状态；
开关转换达到改变电路中电阻的大小，从而改变电热水壶的电功率，以实现加热和保温功能；
为了实现上述功能，还可以将两电阻并联，通过开关转换实现，电路图如图所示：
当闭合开关S时，为保温状态，再闭合S1为加热状态；
【器材选择】
由题知，方案一中能在7分钟内将1L水从20℃加热到100℃，
水的质量：m＝ρV＝1×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，
水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J，
不计热量损失，电热水壶消耗的电能：W＝Q吸，
电热水壶的加热率：P=Wt=Q吸t=3.36×105J7×60s=800W，
由P＝UI=U2R可得，R=U2P=(220V)2800W=60.5Ω，
即选择的加热电阻阻值最大为60.5Ω；
【方案反思】
为了保证使用的安全，可以在加热的支路上增加一个温度控制开关，避免水加热至沸腾后仍持续加热。
故答案为：【方案设计】见上图；
【器材选择】方案一，选择的加热电阻阻值最大60.5Ω；
【方案反思】在加热的支路上增加一个温度控制开关。
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