2023年中考物理突破训练——电功和热量的综合计算.pdf

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1、2023年中考物理突破训练电功和热量的综合计算一、计算题1.图甲是某款家用蒸蛋器，图乙是其简化原理图，与和&是供热电阻丝，K=U0Q,蒸蛋器的加热功率为5 0 0 W,某次使用时向蒸蛋器内加入0.5L水，水温升高了 8 0 后，鸡蛋刚好被蒸熟，此时温控开关自动断开，蒸蛋器处于保温状态，求:(1)保温时，通过电阻R 2 的电流（保留两位小数）;(2)蒸蛋过程中水吸收多少热量【。水=4.2 x K）3 j/（kg.）】?(3)蒸蛋过程中烧水效率为8 0%,蒸熟鸡蛋共用多长时间？2.如图甲为一款有高、中、低温三挡的家用蒸气电熨斗，为了方便计算与理论处理，其电路原理可以用如图乙表示，合理控制开关，可以

2、实现控温。R i、R 2、R 3 为电热丝，R 2=R 3 且电阻丝的电阻不随温度变化。如果电源电压恒为1 0 0 V 时，高温挡的功率为1 0 0 0 W,低温挡为4 0 0 W,贝 I J：R、1=)0 -O电源*乙甲（1）电熨斗在高温挡状态下正常工作1 分钟消耗多少电能？（2）R i的阻值为多大？（3）中温挡的电功率为多大?3.如图所示是生活中常见的自动加热、保温的电水壶，它的铭牌如下表格，现将它接在2 2 0 V 的电压下工作。如中图所示为电水壶的电路图，其中R o、R是电热水壶中的电热管，S是一个能自动切换的温控开关，此热水壶是在热胆中储水，由电热管加热工作的。额定电压220V频率5

3、0Hz容积3L加热功率U00W保温功率44W(1)按铭牌上所标电水壶的加热功率、保温功率，计算加热时电水壶连入电路的电阻R M，计算保温时电路中的电流I 像 温。(2)当它处于加热状态时，使热胆中1kg、23的水温度升高到100,水吸热多少？已知c 求=4.2x1 CTJ/(kg C)。若电水壶的热效率为80%,需要加热多少s?4.小 新喜欢吃爆米花，学习电加热原理后自己制作了一个简易的爆米花机，图甲是爆米花机的简易电路图.开关S 接 a 时，凡加热同时电动机搅拌；开关S 接 b 时，&单独工作并处于保温状态。图乙是小新设计的相关参数。小新将100g的玉米粒放入制好的爆米花机中，玉米粒初温为2

4、0,力 口 热 力后玉米粒温度升高到300并爆成了玉米花，此后小新将爆米花机调至保温状态。求：(c3DK=1.2xl03J/(kg-)n-0额定电压220V加热功率200W保温功率22W电机功率20W-O 220V O-甲-乙(1)保温状态时电路中的电流；(2)电阻用的阻值；(3)加热过程电路消耗的电能；(4)电阻与给玉米加热的效率。5.在 3月2 7 日世界无碳日中，某城市在晚间将总功率为2()0 0 kw 的景观灯熄灭l h.如果这些电能由燃烧煤炭的火电站提供(如图所示)，已知煤炭的热值为3.7 x l()7 j/k g,煤炭提供的能量最终只有20%转化为电能。(1)写出两个火力发电中的能

5、量转化。(2)该城市在无碳日中少消耗了多少煤炭？(3)低碳生活中的“碳”指什么？它过多对环境有什么影响？6 .滨将废旧电热器上规格为“220 V9 6 8 W”的完好电热丝R o 拆下，用于科技小组制作电烘箱，设计电路如图甲所示。经过多次试验，当选用的电阻R i 的阻值为5 c 时，刚好满足箱体内烘干功率要求。(不考虑温度对电阻的影响)S.熔断器 0220Vx熔断器O220VO-R 2 是发热电阻，热水器主要参数如下表。热水器正常加热3 5 m i n,可使满箱水的温度从2 5 c 升高到5 5 c.求:额定电压2 2 0 V容积3 0 L加热功率2 0 0 0 W保温功率8 0 0 W(1)

6、热水器处于保温状态时，电路中的电流；(结果保留一位小数)(2)R i 的限值；(3)在上述加热任务中，水吸收的热量；(4)在上述加热任务中，热水器的加热效率。1 3 .“创新”小组的同学们调查发现，雨雪天气里汽车后视镜会变模糊，影响行车安全。同学们设计了给后视镜除雾、除霜的加热电路。如图是加热电路原理图，电源电压1 0 0 V,加热电阻R i 与 R 2 阻值均为 1 0 0 C,电路低温挡除雾，高温挡除霜。同学们对电路进行模拟测试，开启除霜模式加热后视镜I mi n,用温度传感器测得其温度升高了 6。求：(1)除霜模式下，电路中的电流；(2)除霜模式下，电路的加热效率。查资料得：后视镜玻璃质

7、量约0.5k g,玻璃的比热容约().8 x1。3 J/(k g.)1 4.图甲是一家用电暖器，有“低温”，中温”，“高温”三档，铭牌见下表(高温 档功率空出)，图乙为其简化的电路原理图，S是自我保护开关，电暖器跌倒时，S自动断开，切断电源，保证安全，闭合S i 为“低温”档。请完成下列问题：Sxx牌电暖器额定电压220V额定功率低温档550W中温档1100W高温档频率50Hz(1)“低温”档正常工作时的电阻是多少？(2)“高温”档正常工作时的总电流是多少？(3)若某房间内空气质量为60kg,空气温度为10,设定空气的比热容为l.lxlOU/(kg)且保持不变，用该电暖器的“高温 档正常工作2

8、0分钟，放出热量的50%被房间内的空气吸收，那么可使此房间的空气温度升高多少。C?15.有一种电加热恒温箱，工作原理如图1所示，控制电路由电压为Ui=9V的电源、开关、电磁继电器(线圈电阻不计)，电阻箱Ro和热敏电阻Ri组成;工作电路由电压为U2=220V的电源和电阻为R2=44C的电热丝组成。其中，电磁继电器只有当线圈中电流达到60mA时，衔铁才吸合，切断工作电路；热敏电阻R i的阻值随温度变化关系如图2 所示。图1图2(1)求电热丝工作时的功率和在lOmin内产生的热量；(2)如果恒温箱的温度设定为50,求电阻箱Ro应接入电路的阻值。16.洗碗机是自动清洗餐具的机器。某型号家用洗碗机工作程

9、序为：首先给水箱注水，当水注满时停止注水并自动加热，水温上升到50C即停止加热，洗涤程序启动，热水从喷管喷出对餐具清洗、喷淋，直到洗涤过程结束，排水泵启动，将水箱中的废水排出。为该洗碗机某次正常工作时的P-t 图象，水的比热容为4.2x103J/(kg ),设水箱中水的初温为20,加热效率为80%。甲(1)不计水的电阻，求发热电阻R。(2)该洗碗机正常洗一次碗消耗的电能是多少焦？(3)已知人工洗一次碗用2 0k g 的水，则改用该洗碗机洗碗，一次可以节约 千克的水。答案U2(2 2 0V)21.(1)解：加热时Ri 的 功 率 用=-=:、/=4 4 0 W保温时，尺 2 的功率2 =尸6=5

10、 0 0 W 4 4 0W=6 0 WP 6 0W由2 =。/得/=二=2 0.2 7 人U 2 2 0V答：保温时，通过电阻&的电流是0.2 7 A。(2)解：水的体积匕K=0-5 L=0.5 d m3 =0.5 x 10-3 m，水的质量以=p 水 匕K=10 X 1。3 k g/n?x 0.5 x l 0-3 m3=0.5 k g水吸收的热量 Q 收=4.2 x lO3J/(k g-)x 0.5 k g x 8 0=1.6 8 x l05J答:蒸蛋过程中水吸收L6 8 x l()5 j 热量。(3)解：蒸蛋过程消耗的电能W=4 =E=2.1X1()5Jr|8 0%蒸熟鸡蛋所用时间/=吆=

11、210 J=4 2 0sP 5 00W答：蒸熟鸡蛋共用4 2 0s。2.(1)解:电熨斗在高温挡状态下正常工作1分钟消耗的电能W=P禹 t=1000Wx lx 6 0s=6 x 10答：电熨斗在高温挡状态下正常工作1分钟消耗6 x l()4 j 的电能；II2(2)解：闭合开关Si、$2 时，电路为只有R3 的简单电路，总电阻最小，根 据P=可知，总功率RU2(100V)2最大，电熨斗处于高温挡，则 R3 的阻值/?3=-=10Q则 R2=R.3=1OQU2只闭合开关Si 时，RI、R:串联，总电阻最大，根 据P=可知，总功率最小，电熨斗处于低温挡，Ru2(100V)2低 温 挡 的 总 电

12、阻=4O O W-=25Q则 Rl的阻值R l=R 串-R3=2 5 C-10C=15 C答：Ri 的阻值为15 C；VJ-(3)解：闭合开关，、S3 时，Ri、R?并联后，与R3 串联，总电阻较小，根 据P=可知，总功R1111 1 1率较大，电熨斗处于中温挡；Ri、R2 并联后的总电阻为R#,则 百 一 =丁 +右=右+；7 方=左K 井 i1/V,1DL2 1UL2 012u2(100V)2解得R#=6 Q,故中温挡的电功率 1，=-=6 2 5 WR并+K 6 Q+10Q答：中温挡的电功率为6 2 5 W。3.(1)解：当温控开关闭合时，电路为Ro的简单电路，电路的总电阻最小，由尸=匕

13、 可知电路的电RU2(2 2 0V)2功率最大，处于加热状态，加热时电水壶连入电路的电阻R加 热 一=4 4 Q练热110UWU2当温控开关断开时，电阻R 和 Ro串联，电路的总电阻最大，由 尸 可 知 电 路 的 电 功 率 最 小，处于R保温状态，保温时电路中的电流/保温=&圆=0.2 A保U 2 2 0V答：加热时电水壶连入电路的电阻是4 4 C,计算保温时电路中的电流是0.2 A(2)解：水吸收的热量 Q,“z=c *m(t-to)-4.2 x 103J/(k g-)x 1 k g x(100-2 3)=3.2 3 4 x 105J电水壶的热效率为8 0%,消耗的电能W =竺答工=4.

14、04 2 5 x 10r 8 0%W 4 04 2 5 x 1()5 j需要加热的时间=一=367.5S 腆 U 0 0 W答：当它处于加热状态时，使热胆中1k g、2 3 的水温度升高到100,水吸热3.2 3 4 x 1()5 j。若电水壶的热效率为8 0%,需要加热3 6 7.5 s。4.(1)解：由图乙可知保温状态的功率为联温=2 2 W根据P =U/得保温状态时电路中的电流/=经选=2 更=0.1AU 2 2 0V答：保温状态时电路中的电流为0.1A；7/2(220V)2(2)解：由图乙知&的加热功率为6)口 热=200W,根据尸=(7/=得M b =242QR 为热 ROW答：电阻

15、耳的阻值为242C；(3)解：加热过程电热丝R1与电机M 同时工作，电路的总功率:P&=G 哪+为机=200W+20W=220W电路消耗的总电能：W=P&t=220W x5x 60s=6.6x 104J答：加热过程电路消耗的电能为6.6xl()4j；(4)解：加热过程中，玉米吸收的热量Q及=嚏米M=L 2xl03j/(kg.)x0.1kgx(300 C-20 C)=3.36xlO4J加热过程电阻鸟产生的热量Q放=W=%/=200Wx5x60s=6 x l(y*j所以电阻飞给玉米粒加热的效率9=寒 乂 100%=学黑 xl00%=56%Q,6x10 J答：电阻飞给玉米加热的效率为56%。5.(1

16、)解：火力发电首先是燃料的化学能转化为燃气的内能，然后燃气的内能推动发电机发电，内能转化成机械能(2)解：总功率为2000kw的景观灯熄灭lh 节约的电能是W=Pt=2000kwxlh=2000kWh=2000 x3.6x106J=7.2xl09J；7 2 x IO9 T需要煤炭提供的能量Q 燃放=20%=3.6xlO,oJ；则需要完全燃烧的煤炭的质量m。燃 _ 3.6x10q 3.7x J/kg=973kg(3)解：低碳生活中的“碳”指的是二氧化碳，过多会造成温室效应，全球变暖，海平面上升，气候异常6.(1)解：电热丝Ro的规格为“220V968W”，电阻丝的阻值为(220V)2968W=5

17、0Q答：电热丝Ro的阻值是50C；(2)解：图甲中，两电阻串联，由电阻的串联规律可得电路的总电阻为R=50C+5C=55Cu 2 2 0V由欧姆定律可得，整 个 电 路 工 作 时 的 电 流 是=4 AR 5 5 Q答：整个电路工作时的电流是4A；(3)解：整个电路工作lh 产生的热量是Q=UIt=220Vx4Axlx3600s=3.168xl06J答：整个电路工作lh 产生的热量是3.168xl06j；(4)解：在图甲中，电烘箱的电功率为P=PRO=(4A)2X5OC=8OOW改进电路的总电阻为R =2 =6 t=6 0.5 CP 800W由串联电路的电阻规律可得，应串联的电阻R2的阻值为

18、R2=R-Ro=6O.5Q-50Q=10.5Q即将R2=10.5Q的电阻与Ro=50C串联后作为电烘箱体的加热电阻丝即可，如下左图所示；或将Ri=5Q与 Ro=50Q 串联再与 R2 串联 R2=60.5C-5Q-50Q=5.5Q如下右图所示:S.熔断器220Vo-cT I-13熔断器2 2 0 V o y I或=10.50I-H I-凤电烘箱体%=5.5。H A 卜 凡工电烘箱体7.(1)解：正常工作时，石英加热管的功率为PmP 总 二 P 发+P加P 加=P 总-P 发=1250W-150W=1100W正常工作时通过石英加热管R的电流/加=殳=处=5 A加 U 2 2 0V答：正常工作时通

19、过石英加热管R 的电流5A；(2)解：不锈钢餐具吸收的热量QkCjnmQt-to)消毒柜石英加热管。加=耳储消毒柜石英加热管的效率7=1-2 0%=80%列 方 严 丁 吸;c钢 少4 0.4 6 xl03 J/(k g .。“100(*(70-2 6)g oy/Q放 片 u oowxr解得 t=2300s答：消毒柜石英加热管需要正常工作时间为2300so8.(1)解：当开关S i 断开，开关S 接 a 端时，M 和 R2串联在电路中，根据串联电路的电阻规律可得，电路的总电阻为R&=凡+&=5 0Q+2 00Q=2 5 0QU 2 2 0V由欧姆定律可得，电路中的电流为/=,=X=S8 8 A

20、A,A Z D U L 2答：当开关S 1断开，开关S接 a 端时，电路中的电流为0.88A；(2)解：开关吊 闭合，开关S断开时为中温档，此时电路为R 2 的简单电路，由P =2-可得，电路R的总功率为琉温 档=丁U2 =*(2W2 0=V 242Wi0 Z U U L 2答：中温档正常工作时，电路的总功率为2 4 2 W：(3)解：水加热吸收的热量为Q 吸=c/na7o)=4.2 xl()3 j/(k g J C)xlk g x(l()()-2 O)=3.3 6 xlO5J根据 半可得消耗的电能为W=笔普=4.2XQ J由尸=一W 可得，需要加热的时间为/=W%=4 2 x 1051=4

21、2 0st P 1000W答：需要加热的时间为4 2 0s。9.(1)解：当开关S接左面时，电路中电阻R i 和 A灯串联，且指示灯的阻值不计，此时总电阻最小，电流路中电流最大，发热管的功率最大，处于加热状态，因此A灯为红色灯；当开关S接右面时，电路中电阻R i、R 2 和 B灯串联，指示灯的阻值不计，此时总电阻大，电流路中电流小，发热管的功率最小，处于保温状态，因此B灯为绿色灯.(2)解：当开关S与左侧接触时，电路为只有R i 的简单电路(指示灯的阻值不计)，饮水机处于加热状态，已知加热时电加热管的功率为P皿=H 0 0 W；U2 U2（2 2 0V）2由P=J_ 可得，R 的阻值：R 产

22、二-J i =4 4 C；R P 1 1 00W当开关S与右侧接触时，电路中R i 与 R 2 串联(指示灯的阻值不计)，饮水机处于保温状态，由题知,保温时电加热管的功率为4 4 W,通过加热管的电流1=医=理5 V 4 4 Q=1 A；此时电路的总电阻R=ut =-2-2-0-V-=220C；I 1AR2=R-Ri=220Q-44Q=176Q；(3)解：水的质量为：m=pV=1.0 x103kg/m3x 1x10 3m3=1kg；水吸收热量：Q=cmAt=4.2xlO3J/(kg )xlkgx(100-23)=3.234xlO5J；这台饮水机加热时消耗的电能：W=P 加 热 t=ll00Wx

23、7x60s=4.62x105J；这台饮水机的热效率：n=-x 100%=3,2 3 4 l()J x 100%=70%W 4.62X105J(1)解：当开关S、Si均闭合时，定值电阻凡被短路，电路为定值电阻&的简单电路，电源电压U=U2=IR2=0.4AX15Q=6V(2)解：当开关S 闭合、Si断开时，定值电阻与、&串联，此时定值电阻&两端电压U2=/&=0.24A x 15。=3.6V定值电阻段两端电压a =U _ U?=6V _ 3.6V=2.4V定值电阻用的阻值4 =W =10CI 0.24A(3)解：当开关S、Si均闭合时，定值电阻飞被短路，电路为定值电阻&的简单电路，此时电路的总电

24、阻最小，一定时间内产生的热量最多，整个电路在5min内产生的最多热量U2(6V)2Q=W=1=-x5x60s=720J旦 15c11.(1)解：由题意可知，当S 接“2、3”时，电路为Ri的简单电路，调奶器处于保温状态；当接“3、4”时，电路为Ri、R2并联，奶器处于加热状态，因电路中的总功率等于各用电器功率之和，所以，R2的电功率：P2=P加 热-PM=220W-20W=200W,由P=土 可得，电阻R2的阻值：R2=2丫)Rp2 200W=2420 0(2)解：牛奶从 20加热到 40 吸收的热量：Q=cm(t-to)=4.0 xl03J/(kg-)x 0.4kg x(40-20)=3.2

25、xl()4j(3)解：由图像可知，加热时间为t=200s,加热过程消耗的电能：W=Pt=220W x 200s=4400(“，则暖奶器在加过程中的热效率：7=x 100%=j”100%72.7%。W 44000J,12.(1)解：根据P=U I可得，保温状态时的电流:,_ 展 温 ,800W“亍一 五 犷 3.6A答：热水器处于保温状态时，电路中的电流为3.6A(J1(2)解：开关S 与 a 触点连接时，电路为Ri的简单电路，此时电路的电阻最小，由P=可知,R电路的总功率最大，处于加热状态,772由p=J可得，R 的阻值:R=（220V）=24.2。2000W答：Ri的阻值24.2。(3)解：

26、满箱水中水的体积：V=30L=30dm3=0.03m3,由P=可知，水的质量：m=pV=1 .Ox 103kg/m3x0.03m3=30kg,则水吸收的热量：Q 殁=cm(t-to)=4.2xlO3J/(kg)x30kgx(55C-25C)=3.78xl06J答：在上述加热任务中，水吸收的热量为3.78xl()6jW(4)解：由P=可得，加热状态下，热水器正常工作35min需消耗电能:tW=P tl*t,=2000Wx35x60s=4.2xl06J,热水器的加热效率：t X100%=若翳x-答：在上述加热任务中，热水器的加热效率为90%13.(1)解：当开关S,Si闭合，电阻R2被短接，录处于

27、高温除霜状态，通过电路中电流为工坨=/&100Q(2)解：高温除霜时带电工作一分钟消耗电能W=UIt=100V x IA x 60s=6 x IQJ玻璃吸收的热量 Q 吸=c m=0.8x l()3/(Z g,C)x O.5&g x O.6 c =2.4 x l()3 j除霜时电路的加热效率=区=2.4x10=4 0%W 6X1 03JTJ21 4.(1)解：闭合，为“低温”档，R i 单独接入电路，由P=匕-可求“低温”档正常工作时的电阻是:RR k 1 =四理=88C 氐 550W答：低温”档正常工作时的电阻是88c 解：闭合S i 为“低温”档，R i 单独接入电路，单独闭合S 2 为“

28、中温”档，高温档为，、S 2 同时闭合,R i、R 2 并联，Pf f i i a=P K温+P ,t,a=5 5 0W+1 1 00W=1 65 0W,根据P=U I 可得高温档时正常工作的电流：P,u1 65 01 V2 2 0V=7.5 A答：“高温”档正常工作时的总电流是7.5 A(3)解：电暖器的“高温”档正常工作2 0分钟，放出的热量：W=PB i at=l 65 0WX2 0X60S=1.98X1 06J；空气吸收的热量：Q ,4=T1W=5 0%X 1.98x 1 06J=0.99x 1 06J；由Q =c m A t 可得，房间的空气温度升高：人t=Qm 0.99x l 06

29、J曰 收 -157m l.l x l O3J/(-C)x 60Z:g -答:可使此房间的空气温度升高1 5。1 5.(1)解：电热丝工作时的功率尸=4 1 =件 也 _=u o o wR2 4 4 c电热丝在 l Om i n 内产生的热量Q=P f =1 1 00W x l 0 x 60s =6.6x l()5 j答：电热丝工作时的功率1 1 00W,在 l Om i n 内产生的热量是6.6x l()5 j(2)解：由图2 可知，当温度为5 0时，热敏电阻的阻值R i=1 00C；此时衔铁应吸合，切断工作电路,那么控制电路的电流为I=6 0 mA=0.0 6 Arj 9V控制电路的总电阻R

30、总=y =万m=150Q电阻箱接入电路的阻值Ro=R s.-Ri=150Q-100Q=50Q答：电阻箱Ro应接入电路的阻值是50C。16.(1)解：由图乙可知，洗碗机加热时的功率P 加 热=1000W,由P=U I=可得，发热电阻的阻值：RR=卫 =(22V)=48.4。勺 口 热 1000W答:发热电阻为48.4C(2)解：洗碗机注水时不消耗电能，由图乙可知，洗碗机加热时的功率为1000W,工作的时间为21m in,洗碗机加热时消耗的电能:W 加 热=P jiiffi t tnjs 1000Wx21 x60s 1.26x 106J,洗碗机清洗喷淋时的功率为120W,工作时间为60m in,洗碗机清洗喷淋时消耗的电能：W 1W=P 120WX60X60S=4.32X105J,洗碗机排水的功率为60W,工作的时间为Imin,W由p=:可得，洗碗机排水时消耗的电能：W 推=P rtt 排=60Wx60s=3.6xl03j,该洗碗机正常洗一次碗消耗的电能：W=W 加 热+W 济 啖+W lt=1.26x 106J+4.32x 105J+3.6x 103J=1.6956x 106J答：该洗碗机正常洗一次碗消耗的电能是1.6956xlO6J(3)12