15热机的效率计算题-电饭煲、电煮锅、饮水机等家用电器的效率（经典常考15题）--2023-2024学年上学期九年级期末物理重难点知识突破（通用版）

这是一份15热机的效率计算题-电饭煲、电煮锅、饮水机等家用电器的效率（经典常考15题）--2023-2024学年上学期九年级期末物理重难点知识突破（通用版），共21页。试卷主要包含了计算题等内容，欢迎下载使用。

一、计算题
1．某电煮锅简化电路如图甲所示，R1和R2均为阻值恒定的电热丝，S、S1为自动开关，能够自动切换大火、小火两档功率。使用时，把电煮锅接入220V电路中，电路中总电流随时间变化的图像如图乙所示。求：
（1）电煮锅大火档的电功率；
（2）若将1.1kg的水从20℃加热到100℃，水吸收多少热量？
（3）若加热这些水的过程，电煮锅用大火加热10min，再用小火加热2.5min，求此过程电煮锅加热的效率。

2．如图甲是某款具有高温和低温两个挡的电饭煲的简化电路图，其铭牌上部分参数如表所示，求：
（1）低温挡加热时电流是多少？
（2）电热丝R2的阻值是多少？
（3）若该电饭煲高温挡加热时效率是80%，则将2kg粥用高温挡从20℃加热到86℃需要多少秒？[粥的比热容]

3．某电热锅铭牌如表，有高温挡和低温挡两个挡位。简化电路如图所示，R1、R2均为发热电阻，其阻值不随温度变化。接通电源，开关自动全部闭合；当锅内温度达到100℃时，开关S2自动断开，开关S1仍闭合，电热锅处于低温小火炖煮状态。已知c水=4.2×103J/（kg•℃），请解答下列问题：
（1）求R1、R2的阻值；
（2）若在标准大气压下，将质量为1kg、初温为40℃的水烧开需要时间为6min，则这些水吸收了多少热量？若当时的实际电压为200V，电热锅的加热效率是多少？
4．如图是某饮水机的简化电路，饮水机的铭牌如表所示，A、B是不同颜色的指示灯（电阻不计），绿色表示保温。
（1）B灯应为 色；
（2）求加热管R1的阻值 ；
（3）若水箱装满初温为20℃的水，加热15min后水刚好沸腾，求此过程中的热效率 [c水＝4.2×103J/（kg•℃），气压为标准大气压]。
5．如图甲是一款可调温果汁加热器，图乙是其简化电路图，R1、R2均为加热电阻。当开关接1时，加热器处于保温挡，保温功率为220W；当开关接2时，加热器处于可调温挡，可调功率范围为220~1600W。[果汁比热容取3.9×103J/（kg•℃）]求：
（1）加热器处于保温挡时电路中的电流；
（2）加热电阻R2的阻值；
（3）若加热器用最大功率对2kg果汁加热3min，果汁的温度升高30℃，求该加热器的效率。
6．冬天打出来的果汁太凉，不宜直接饮用。如图所示，是小丽制作的“能加热的榨汁杯”及其内部电路简化结构示意图，该榨汁杯的部分参数如表所示。求：
（1）仅榨汁时的正常工作电流；
（2）R2的阻值；
（3）已知该榨汁杯正常工作时的加热效率为90%，给杯子盛满果汁并加热，使其温度升高30℃，需要加热多长时间。[c果汁＝4×103J/（kg•℃），ρ果汁＝1.2×103kg/m3]
7．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S1闭合后，锅内温控开关S2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）R1的电阻；
（2）电火锅大火加热的功率P；
（3）若电火锅大火加热水的效率为84%，用大火将2kg清水从20℃加热到100℃需要的时间t。

8．小明家新买一个电蒸锅，如图所示为其内部简化电路图，它有加热和保温两个挡位；R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为484Ω，加热挡功率为1200W；已知水的比热容；求：
（1）电蒸锅正常工作时，保温挡的功率；
（2）电蒸锅正常工作时，电阻R2的阻值；
（3）某次电蒸锅对水加热时，加热效率为84%，要使1.2kg的水温度升高75℃需要消耗多少电能？
9．如图甲所示为小明家的电饭锅，铭牌上附有中国能效标识，从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级，额定电压为220V，加热功率为1210W。电饭锅的简化电路图如图乙所示，有加热和保温两挡，由开关S调节，其中R1和R2均为发热电阻，且阻值不随着温度的变化而改变。求：
（1）小明利用电能表测量电饭锅的保温功率，他关闭家里的其它用电器，让电饭锅处于“保温”状态下正常工作，测得在5min内耗电2.64×104J。求该电饭锅的保温功率P保温；
（2）电阻R1、R2的阻值；
（3）小明上网查询了解，国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时，三级能效的热效率值（电热转化效率）范围为81%≤η＜86%。他用学过的知识对电饭锅进行测试：在加热状态下，将温度为23℃、质量为2.2kg的水加热到100℃，电饭锅正常工作用时700s。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。
10．如图所示，这是某品牌电饭锅简化电路图，其部分技术参数如表所示。R1、R2为发热电阻，且R1=R2，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”“保温挡”、“加热挡”之间的转换。（ρ水=1.0×103kg/m3）
（1）电阻R1的阻值是多少？
（2）电饭锅处于保温挡时的发热功率是多少？
（3）某次使用装满水的电饭锅工作10min，在1标准大气压下将水从23℃加热至沸腾，求电饭锅的加热效率。
11．如图所示是一种电热水龙头和它的电路简图。旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，从而控制流出的水为冷水、温水或热水。已知R1、R2是电热丝，R2=55 Ω，温水档的电功率是2.2 kW。求：
（1）当流出水为温水时，接入电阻的值；
（2）当流出水为温水时，该水龙头1 min消耗的电能若由燃油燃烧提供，所需燃油的质量；（燃油的热值为4.4×107 J/kg）
（3）若该水龙头1 min能放出约1 kg的温水，效率为84%，则温水升高的温度；
（4）当开关打到什么位置时，处于加热状态？
12．如图所示为某同学家里新购置的煎饼机的工作原理图，其中R1、R2是发热电阻，可以通过开关S控制高温和低温两个挡。已知R1阻值为142Ω，R2的阻值为100Ω。电源电压为220V。求：
（1）开关S接“1”时电路中的电流；
（2）开关S接“2”时的功率；
（3）在一次使用时选择低温挡煎饼，使100g的鸡蛋饼升高90 C所花时间为150s，求这次的加热效率。[鸡蛋饼的比热容取3×103J/（kg•C）]
13．某迷你洗衣机铭牌中部分参数如表格所示，其简化电路如图所示。闭合开关S，旋钮开关旋至位置“1”时，R1和R2同时工作，洗衣机处于加热状态；旋钮开关旋至位置“2”时，R2和电动机同时工作，洗衣机处于保温洗涤状态。R1和R2均为电热丝，其阻值不受温度影响，R1的阻值为25Ω。
（1）洗衣机处于加热状态时，此R1的功率是多少?
（2）某次洗衣前，洗衣机内注入5kg水，在额定电压下对水加热7min，水温由20℃上升到50℃，洗衣机的加热效率是多少?
（3）洗衣机处于保温洗涤状态时，干路中的电流为1A，.电动机的功率是多少?
14．随着科技创新的开展，3D打印笔已成为科技创新教育的一种工具，如图甲所示，此打印笔有快慢两挡，其内部简化电路如图乙所示。3D打印笔通过加热，挤出热熔的塑胶，然后在空气中迅速冷却，最后固化成稳定的形状。若将该3D打印笔单独接人装有如图丙所示电能表的电路中正常工作。快挡打印5min，电能表指示灯闪烁20次，刚好将30g的塑胶从20℃加热到260℃。已知该3D打印笔慢挡打印功率为22W，R1、R2是用于发热的定值电阻，塑胶的比热容为。求：
（1）该3D打印笔快挡打印5min所消耗的电能；
（2）该3D打印笔快挡打印时的热效率；
（3）电路中R1的阻值。
15．如图甲所示的多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，图乙是其简化电路图，该养生壶的部分参数如表所示。
（1）开关、处于什么状态时，养生壶为高温档，并说明判断依据；
（2）求的阻值；
（3）在标准大气压下，使用高温档将初温是的一壶水烧开，若养生壶高温档加热效率为，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。

额定电压
220V
额定功率
低温挡
440W
高温挡
1320W
容积
5L
额定电压
220V
高温功率
1210W
低温功率
44W
额定电压
220V
加热时加热管功率
2200W
保温时加热管功率
22W
水箱容积
5L
榨汁杯部分参数表
额定电压
220V
加热功率
300W
保温功率
80W
榨汁功率
66W
容量
300mL
额定电压
220V
加热功率
1100W
保温功率
？
最大容积
1.5L
xx牌洗衣机
额定电压
220V
加热功率
2000W
设定温度范围
30~90℃
最大洗涤容量
6kg
项目
参数
额定电压
220V
低温档功率
275W
中温档功率
550W
高温档功率
1100W
容积
1L
参考答案：
1．（1）660W；（2）3.696×105J；（3）80%
【详解】解：（1）图甲中，当两个电热丝并联接入电路时，电路总电阻最小，电路电流最大，电煮锅此时处于大火挡。由图乙可知，大火挡时，电路总电流为3A，由P=UI可知，电煮锅大火档的电功率
（2）由可知，将1.1kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量
（3）由图乙可知，电煮锅小火档的电功率
电煮锅用大火加热10min，再用小火加热2.5min消耗的电能
故此过程电煮锅加热的效率
答：（1）电煮锅大火档的电功率为660W；
（2）将1.1kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是3.696×105J；
（3）此过程电煮锅加热的效率为80%。
2．（1）2A；（2）55Ω；（3）500s
【详解】解：（1）由可得，低温挡加热时的电流
（2）由图知只闭合开关S时，只有电阻工作，总电阻较大，根据可知，此时为低温挡；
同时闭合开关S、时，两电阻并联，总电阻较小，根据可知，此时为高温挡；根据并联电路电功率的规律知的功率为
根据知电热丝的阻值
（3）将2kg的粥用高温挡从加热到86℃时粥吸收的热量
根据得消耗的电能为
；
由可得至少需要工作的时间
答：（1）低温挡加热时电流是2A；
（2）电热丝的阻值是；
（3）将2kg粥用高温挡从20℃加热到86℃需要500s。
3．（1）40Ω；1060Ω；（2）2.52×105J；70%
【详解】解：（1）S1、S2均闭合时，电路为R2的简单电路，电饭煲处于加热挡，根据公式可知
S1闭合、S2断开时，电路中R1、R2串联，电饭煲处于保温挡，根据公式可知总电阻
根据电阻串联的特点可知
R2=R串﹣R1=1100Ω﹣40Ω=1060Ω
（2）水吸收的热量
Q吸=c水m（t﹣t0)=4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣40℃)=2.52×105J
若当时的实际电压为200V，实际消耗的电能
电热锅的加热效率
答：（1）R1、R2的阻值分别为40Ω、1060Ω；
（2）这些水吸收了2.52×105J热量；电热锅的加热效率是70%。
4． 绿 22Ω 84.8%
【详解】（1）[1]当开关S接触左侧触点时，电路中电阻R1和A灯串联，且指示灯的阻值不计，根由知道，发热管的功率最大，因此A灯为红灯；当开关S接触右侧触点时时，电路中电阻R6、R2和B灯串联，指示灯的阻值不计，由知道，发热管的功率最小，因此B灯为绿灯。
（2）[2]由表格数据知道，加热时加热管的功率为P加热＝2200W，由知道，R1的阻值
（3）[3]由表格数据知道，满箱水的体积
V＝5L＝5dm3＝5×10﹣8m3
由知道
3kg/m4×5×10﹣3m4＝5kg
1个标准大气压下，水的沸点是100℃，水吸收的热量
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×102J/（kg•℃）×5kg×（100℃﹣20℃）＝1.68×106J
由 知道，
W=P加t′＝2200W×15×60s＝1.98×106J
此过程中的热效率
答：（1）B灯应为绿色；
（2）加热管R1的阻值为22Ω；
（3）此过程中的热效率为84.8%。
5．（1）1A；（2）30.25Ω；（3）81.25%
【详解】解：（1）由于果汁加热器的保温时功率是220W，由可知，电路中的电流
（2）内部有R1、R2两个加热电阻，最大功率是1600W，加热器最大功率时，滑片在最右端，只有加热电阻R2接入电路，根据知，加热电阻R2的阻值为
（4）加热器用最大功率对2kg果汁加热3min消耗的电能为
果汁的温度升高30℃吸收的热量为
加热器的效率为
答：（1）加热器保温时电路中的电流是1A；
（2）加热电阻R2的阻值是30.25Ω；
（3）此时的加热效率81.25%。
6．（1）0.3A；（2）220Ω；（3）160s
【详解】（1）由电功率公式P=UI可得，仅榨汁时的正常工作电流
（2）由电路图可知，只闭合S2时，只有R1接入电路，此时电路的总电阻最大，总电流最小，总功率最小，处于保温状态；同时闭合S2、S3时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，总电流最大，总功率最大，处于加热状态。因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，R2的电功率
因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由可得，R2的阻值
（3）给杯子盛满果汁时果汁的体积
由可得，果汁的质量
由吸收热量公式可得，果汁吸收的热量
由可得，榨汁杯消耗的电能
由可得，需要的加热时间
答：（1）仅榨汁时的正常工作电流为0.3A；
（2）R2的阻值为220Ω；
（3）给杯子盛满果汁并加热，使其温度升高30℃，需要加热160s。
7．（1）48.4Ω；（2）2000W；（3）400s
【详解】解：（1）如图所示，两电阻并联时是大火状态，只接入R1时为小火状态，所以R1的电阻为
（2）大火状态时与两电阻并联，R2的功率为
电火锅大火加热的功率为
（3）2kg清水从20℃加热到100℃需要的吸热的热量为
需要消耗的电能为
需要的加热时间为
答：（1）R1的电阻为48.4Ω；
（2）电火锅大火加热的功率2000W；
（3）若电火锅大火加热水的效率为84%，用大火将2kg清水从20℃加热到100℃需要的时间400s。
8．（1）100W；（2）44Ω；（3）
【详解】解：（1）由可知，只闭合S1时，电路为R1的简单电路，电路中电阻最大，电功率最小，电蒸锅为保温挡；当S1、S2都闭合，R1、R2并联，因并联电路的总电阻小于任一分电阻，电路中电阻最小，电功率最大，电蒸锅为加热挡；只闭合S1时，只有R1接入电路，电蒸锅处于保温挡，由可得保温挡功率
（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
由可知，电阻R2的阻值
（3）要使1.2kg的水温度升高75℃，水需要吸收的热量
由可知，消耗的电能
答：（1）电蒸锅正常工作时，保温挡的功率为100W；
（2）电蒸锅正常工作时，电阻R2的阻值为44Ω；
（3）某次电蒸锅对水加热时，加热效率为84%，要使1.2kg的水温度升高75℃需要消耗的电能为4.5×105J。
9．（1）88W；（2）R1阻值40Ω，R2阻值510Ω；（3）该电饭锅的热效率值达到三级能效
【详解】解：（1）该电饭锅的保温功率
（2）由乙图可知R1和R2串联，根据可知，当开关S闭合时，电路中只有R1工作，此时处于加热状态；当S断开时，此时电路中R1和R2同时工作，此时处于保温状态；因此R1的阻值为
R1与R2的总阻值
根据串联电路电阻规律
（3）水吸收的热量
加热状态下，电流做的功
加热效率
由于84%在三级能效的热效率值（电热转化效率）范围之内，故该电饭锅的热效率值达到三级能效。
答：（1）该电饭锅的保温功率为88W；
（2）电阻R1、R2的阻值分别为40Ω、510Ω；
（3）该电饭锅的热效率值达到三级能效。
10．（1）；（2）；（3）
【详解】解：（1）开关接触2、3时，R1、R2串联，电路中电阻大，功率小，为保温档；开关接触3、4时，R2被短路，电路中只有R1，是加热档；由加热档的功率可得电阻R1的阻值
（2）R1、R2串联，为保温档，电路中的电阻R=2R1；电饭锅处于保温挡时的发热功率
（3）水的容积为
水的质量为
水从23℃加热至沸腾吸收的热量
电饭锅消耗的电能
电饭锅的加热效率
答：（1）电阻R1的阻值是；
（2）电饭锅处于保温挡时的发热功率是；
（3）电饭锅的加热效率为。
11．（1）22Ω；（2）0.003 kg；（3）26.4℃；（4）3位置
【详解】解：（1）由得，流出温水接入电阻的值
（2）流出温水1min消耗电能
由题意可知，燃油释放的热量为
由得，需要燃烧的燃油的质量
（3）由得，水吸收的热量为
由得，温水升高的温度
（4）开关1打至3位置时，电路由R1单独工作到R1与R2并联，电路电阻变小，电路功率变大，则开关1打至3位置时，电路处于加热状态，流出的水为热水。
答：（1）当流出水为温水时，接入电阻的值22Ω；
（2）当流出水为温水时，该水龙头1 min消耗的电能若由燃油燃烧提供，所需燃油的质量0.003 kg；（燃油的热值为4.4×107 J/kg）
（3）若该水龙头1 min能放出约1 kg的温水，效率为84%，则温水升高的温度26.4℃；
（4）当开关打到3位置时，处于加热状态。
12．（1）2.2A；（2）200W；（3）90%
【详解】解：（1）由图可知，开关S接“1”时，只有R2工作，根据可知，电路中的电流为
（2）由图可知，开关S接“2”时，R1、R2串联，电路中的总电阻为
此时的电功率
（3）由电路图知，选择低温挡时开关S接“2”， R1、R2串联，即低温挡的电功率为
由可知，煎饼机使100g的鸡蛋饼升高90 C消耗的电能为
根据知，鸡蛋饼吸收的热量为
这次的加热效率
答：（1）开关S接“1”时电路中的电流为2.2A；
（2）开关S接“2”时的功率为200W；
（3）在一次使用时选择低温挡煎饼，使100g的鸡蛋饼升高90℃所花时间为150s，这次的加热效率为90%。
13．（1）1936W；（2）75%；（3）156W
【详解】解：（1）R1的功率
（2）水吸收的热量
加热7min消耗的电能
洗衣机的加热效率
洗衣机处于加热状态时，R1与R2并联，此时R2的功率
洗衣机处于保温洗涤状态时，R2与电动机并联，此时总功率
则电动机的功率
答：（1）洗衣机处于加热状态时，此R1的功率是1936W；
（2）某次洗衣前，洗衣机内注入5kg水，在额定电压下对水加热7min，水温由20℃上升到50℃，洗衣机的加热效率是75%；
（3）洗衣机处于保温洗涤状态时，干路中的电流为1A，.电动机的功率是156W。
14．（1）24000J；（2）60%；（3）1595Ω
【详解】解：（1）快挡打印5min，电能表指示灯闪烁20次，由电能表的参数可知，消耗的电能
（2）30g的塑胶从20℃加热到260℃吸收的热量
3D打印笔快挡打印时的热效率
（3）由可知，电压一定时，电阻越大，功率越小，挡位越低；由电路图可知，开关旋转至与1、2接触时，R1、R2串联，电阻较大，功率较小，为慢挡；开关旋转至与2、3接触时，只有R2接入电路，电阻较小，功率较大，为快挡。快挡的功率
快挡工作时，只有R2接入电路，所以R2的阻值
慢挡打印时，R1、R2串联，慢挡功率为22W，所以R1、R2的总电阻
所以R1的阻值
R1=R总-R2=2200Ω-605Ω=1595Ω
答：（1）3D打印笔快挡打印5min所消耗的电能为24000J；
（2）3D打印笔快挡打印时的热效率为60%；
（3）R1的阻值为1595Ω。
15．（1）闭合，接，理由见解析；（2）88Ω；（3）420s
【详解】解：（1）①由图乙知，当 断开，接时，两电阻串联；当 断开，断开或接时，电路为断路；当 闭合，断开或接时，只有电阻 接入电路，当闭合，接时，两电阻并联；
根据可知，高温档功率最高，接入电路的电阻最低；根据并联和串联电阻的规律，两电阻并联其总电阻小于其中任一电阻，两电阻串联其总电阻大于其中任一电阻，所以三种状态中，电路中总电阻最大，电路中总电阻最小；所以为低温档，为中温档，为高温档；
故当闭合，接时，养生壶为高温档。
（2）当 闭合，断开或接时，只有电阻 接入电路，养生壶处于中温档；由可得，的阻值为
（3）由可得，一壶水的质量为
将初温是的一壶水烧开，水吸收的热量为
养生壶高温档加热效率为，即烧开水消耗的电功为
由可得，烧开一壶水需要的时间为
答：（1）闭合，接，理由见解析；
（2）的阻值为88Ω；
（3）在标准大气压下，使用高温档将初温是的一壶水烧开，若养生壶高温档加热效率为，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间为420s。