2021年中考物理14个难点专题高分三步曲专题12中考热电综合计算题含解析

1、专题12中考热电综合计算题解决热电综合计算题一般涉及到的物理公式包括物体吸热公式、放热公式、热值公式、热效率公式、 电功公式、电功率公式等；涉及到的物理规律有热平衡思想、串联电路特点、欧姆定律、焦耳定律等。【例题】（2020四川南充）市面上的电热水壶大多具有加热和保温功能。下图是某电热水壶的电路简图，开关k接通后，开关s自动与触点a、b接通，热水壶开始烧水；当壶内水温达到100oc时，温控开关s自动与a、b断开，并立即与触点c接通，水壶进入保温状态。已知电源电压为220v，电阻r1=50，这种水壶的加热功率p加热是保温功率p保温的5倍，水的比热容c=4.2x103j/(kg.oc)，r1、r2

2、电阻不受温度影响。求：(1)将1kg初温为35oc的水加热到100oc需要吸收多少热量?(2)电阻r2的阻值。(3)在晚上用电高峰期将1kg初温为35oc的水加热到100oc需用时300s，若加热效率为91%，则晚上用电高峰期的实际电压为多少?【答案】(1)；(2)200； (3)200v。【解析】(1)初温为35oc水加热到100oc，温度的变化量为需要吸收的热量为(2)由题意可知，开关s自动与触点a、b接通时与并联，电热水壶处于加热状态，得加热时电功率为开关s自动与a、b断开，并与触点c接通时，电路变为的简单电路，电热水壶处于保温状态，得保温时电功率为水壶的加热功率p加热是保温功率p保温的

3、5倍，即得即根据得电阻，根据可算出电阻为即得(3)初温为35oc的水加热到100oc，温度变化量为吸收的热量为总的消耗的电能为电路总电阻为根据公式得【对点练习】小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆(如图所示)，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220v，额定功率605w。问:(1)小明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入6kg初温为20c的水，加热系统的加热电阻正常工作15min将水加热到40，此加热过程中水吸收的热量是多少?消耗的电能是多少?c水=4.2103/(kg.)(2)当小明家的实际电压是200v时，加热电阻工作的实际功率是多少?(3)足浴盆按摩系统中的电动机工作电压

4、是12v(按摩系统将交流电压转换为12v),工作电流为4a，其电阻为0.5，电动机工作中因发热损失的功率是多少?【答案】（1）5.04105j，5.445105j（2）500w（3）8w【解析】（1）由题根据q吸=cmt求出水吸收的热量。由题意电热足浴盆注水量为6kg，当温度达到显示温度40时，完成加热，所以水吸收的热量：q吸=cmt=4.2103j/（kg）6kg（4020）=5.04105j；加热时间t=15min=900s，电热足浴盆加热的功率为605w，由p=w/t得，电热足浴盆消耗的电能：w=pt=605w900s=5.445105j，（2）根据w=pt求出电热足浴盆消耗的电能，然后

5、根据p额=u额2/r得出r值，再根据 p实=u实2/r求出实际功率。由电功率公式可得p额=u额2/rr=u额2/p额 p实=u实2/r=u实2/（u额2/p额）=（200v）2/（220v）2/605w）=500w（3）由p=i2r计算电动机工作中因发热损失的电功率。电动机工作中因发热损失的功率p=i2r=(4a)20.5=8w【对点练习】现代居家生活中，水族箱已成为室内装饰的一个亮点，某品牌水族箱（如图）的玻璃容器内装有50l水，内置一根“220v 100w”的自动温控棒，冬天养热带鱼时，水族箱内水的温度要求控制在2628之间（温度棒的水温低于26时开始工作，水温达到28时自动断开）（1）求

6、水族箱中水的质量；（2）在某次温控中，温控棒正常工作了87.5min，求该次温控棒的温控效率【水的比热容为4.2103j/（kg）】（3）若用电高峰时，家庭电路的实际电压仅为217.8v，求此时温控棒的工作电流（温控棒阻值不变）【答案】（1）水族箱中水的质量为50kg；（2）该次温控棒的温控效率为80%；（3）此时温控棒的工作电流为0.45a。【解析】（1）水的体积：v=50l=0.05m3，由=可得，水族箱内水的质量：m=v=1.0103kg/m30.05m3=50kg；（2）已知加热过程中温度由26加热到28，温控棒正常工作了87.5min，水吸收的热量：q吸=cm（tt0）=4.2103

7、j/（kg）50kg（2826）=4.2105j，由p=可得，消耗的电能：w=pt=100w87.560s=5.25105j，该次温控棒的温控效率：=100%=100%=80%。（3）由p=可得，温控棒阻值r=484，已知温控棒阻值不变，当家庭电路的实际电压仅为217.8v时，温控棒的工作电流i=0.45a。1.（2020贵州黔东南）小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆。内部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，问：(1)小明帮奶奶泡脚时，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16min将水加热到40c，此加热过程中吸收的

8、热量是多少？（c水=4.2103j/(kgc)）(2)加热系统加热时的热效率是多少？ （结果精确到 0.1%）(3)当小明家的实际电压是200v，加热电阻工作的实际功率是多少？（加热电阻阻值不随温度变化而变化）(4)足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是12v（按摩系统将交流电压转换为12v），工作电流为4a，其电阻为0.5，电动机工作中因发热损失的功率是多少？【答案】(1)5.04105j；(2)86.8%；(3)500w；(4)8w【解析】(1)加热过程中水吸收的热量(2)加热系统加热时消耗的电能则热效率(3)由可得加热电阻的阻值当小明家的实际电压是200v，加热电阻工作的实际功率(4)电动机

9、工作过程中要发热，损失功率2.（2020河南）在家电博览会上，小亮家买了一款标有“220v 3000w”的电热水器。(1)电热水器中的电热管工作时利用的是电流的_效应。智能化遥控器通过红外线对热水器进行温度控制，红外线是_（选填“可见”或“不可见”）光；(2)大功率家用电器需要使用专用插座，插座的常用规格有10a和16a两种，通过计算说明该电热水器应选用哪种规格的插座_；(3)已知该电热水器的加热效率为 90% ，求它正常工作时把 30 l 水从 20 加热到 47 需要的时间_。（水=1.0103 kg/m3，c水=4.2103 j/（kg）。【答案】(1)热效应 不可见 (2)16a (3

10、) 1260s【解析】(1)电热水器中的电热管工作时，消耗电能，转化为内能，利用了电流的热效应来工作。红外线是在红光之外的看不见的光，故红外线是不可见光。(2)由p=ui得故应选择16a的插座。(3)电热水器中水的质量m=v水=3010-3m3103kg/m3=30kg水吸收的热量由得3（2020齐齐哈尔）如图甲所示是某品牌电饭煲，图乙是该电饭煲的原理图。它有高温和保温两档，通过开关s进行调节，r0与r为阻值不同的电热丝。现在将该电饭煲接在220v的电源上，用高温档工作时，电路的总功率为1000w；用保温档工作时，电路的总功率为440w已知c水4.2103j/（kg）。求：甲 乙（1）电饭煲在

11、高温档时，开关s应 （选填“闭合”或“断开”）。（2）电热丝r0的阻值是多少？（3）当电饭煲处于保温档时，电路中的电流是多少？（4）用电饭煲将质量为2kg的水加热，使其温度升高30，则水吸收的热量是多少？【答案】（1）电饭煲在高温档时，开关s应闭合；（2）电热丝r0的阻值是48.4；（3）当电饭煲处于保温档时，电路中的电流是2a；（4）水吸收的热量是2.52105j。【解析】（1）由公式p知，电压一定时，p与r成反比，开关s应闭合时，电阻r被短路电路中的电阻最小，电路的电功率最大。所以电饭煲在高温档时，开关s应闭合。（2）由公式p得电热丝r0的阻值是：r048.4；（3）由题意分析知，开关s断

12、开时，电路串联，电路的总电阻最大，电路的总功率最小，电路处于保温状态。由公式pui得当电饭煲处于保温档时，电路中的电流是：i保2a；（4）水吸收的热量：qcmt4.2103j/（kg）2kg302.52105j4（2020湖南衡阳）初（17001）班教室里有一款饮水机，其工作电路可简化为如图甲所示的电路。s是温度控制开关，根据饮水机内水杯中水温的变化自动切换加热和保温两种工作状态，r1、r2是加热管的电阻（不考虑阻值受温度变化影响），它的部分技术参数如表所示、试回答下列问题：（1）s闭合时，饮水机处于 工作状态。r2的阻值是 。（2）水杯中装满20水时，饮水机正常工作，加热多长时间可将水烧开？

13、水的比热容为4.2103j/（kg），当时气压设定为1标准大气压，不考虑热损失（3）最近一次使用时，加热管r1损坏了，物理兴趣小组的同学们利用电位器（相当于滑动变阻器，以下称为变阻器）设计了如图乙所示的电路来控制加热管r2的发热功率，在老师的指导下进行模拟实验，将滑片从变阻器的一端滑到另一端的过程中，同学们通过实验测量，得出变阻器消耗的电功率p随电流i关系的图象如图丙所示，则：求r2的发热功率范围。变阻器的最大功率多大？简述：这种设计方案有什么不妥之处（指出一种合理的不妥情况即可）。【答案】（1）加热；55；（2）加热224s可将水烧开；（3）r2的发热功率范围为13.75w880w；变阻器的

14、最大功率为220w；因变阻器与r2串联，若其中任一电阻损坏，将导致整个电路不能工作（或变阻器产生的热量没有被利用）。【解析】（1）s闭合时，两电阻并联，s断开时，为r1的简单电路，由并联电路小于其中任一电阻，根据p可知，s闭合时，饮水机处于加热工作状态，功率为900w；s断开时，饮水机处于保温工作状态，功率为20w；根据并联电路各支路互不影响，故加热时r2的功率为：p2900w20w880w，r255。（2）一标标准大气压水的沸点为100，水杯中装满20水加热到沸点吸热：q吸cm（tt0）4.2103j/（kg）0.6kg（10020）2.016105j，不考虑热损失，消耗的电能wq吸2.01

15、6105j，由p得，将水烧开的时间：t224s；（3）变阻器与r2串联，当变阻器连入电路的电阻为0时，r2的电压为220v，其最大功率为880w；当变阻器最大电阻连入电路中时，由图知电路的最小电流为0.5a，r2的最小功率为：p 2小i小2 r2（0.5a）25513.75w；r2的发热功率范围为13.75w880w；变阻器的功率：p变i2r变（）2r变，当r变r2时，变阻器的最大功率为：变阻器的最大功率：p变大220w；因变阻器与r2串联，若其中任一电阻损坏，将导致整个电路不能工作（或变阻器产生的热量没有被利用）。5.学习了电功率的知识后，小亮想利用家中的电能表（如图所示）测量电水壶的电功率

16、和热效率他把质量为1kg温度是20的冷水倒入电水壶中，然后把家中的用电器都与电源断开，仅让电水壶工作，在5分钟内将这壶水烧开（在标准器压下），他观察到电能表转盘转了70转试求：（1）将这壶水烧开，水吸收的热量是多少？（2）电水壶的电功率为多少？（3）电水壶的热效率为多少？【答案】（1）3.36105j；（2）1400w；（3）80%【解析】（1）在标准器压下水的沸点为100，则水吸收热量：q吸=cm（t-t0）=4.2103j/（kg）1kg（100-20）=3.36105j；（2）电能表转盘转了70转消耗电能：w=70600kwh=706003.6106j=4.2105j，电水壶的电功率：p

17、=w/t=1400w；（3）电水壶的热效率：=q吸/w100%=100%=80%【点拨】知道水的质量、初温、末温（在标准器压下水的沸点为100）以及比热容，根据q吸=cm（t-t0）求出水吸收的热量；600revs/kwh表示电路中每消耗1kwh的电能，电能表的转盘转600r，据此求出转盘转70r消耗的电能，据p=w/t求出电水壶的电功率；水吸收的热量和消耗电能的比值即为电水壶的热效率6（2019湖北黄石）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

18、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_（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4.2103j/（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/

19、（kwh）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121；（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pui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：r1121；（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pw/t可得，在高档正常

20、工作时消耗的电能：w高p高t高400w1060s2.4105j，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2.4105j，由q吸cmt可得，水升高的温度：t19；（4）因3000revs/（kwh）表示：每消耗1kwh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：wkwh0.009kwh3.24104j，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puii2r可得，电路中的电流：ia，

21、此时电阻r2的实际功率：p2i2r2i23r1（a）2312160.75w。7某生态园设计了模拟日光和自动调温系统，实现照明、保温和加热的功能，其原理如图所示，电源电压恒为220v，r1和r2是两个电热丝（不考虑温度对电阻的影响），r2=30，l是标有“220v 160w”的照明灯泡，白天有日光的时候，只开启该系统的保温功能并连续工作10h，此时r1与r2的电功率之比为1：3，晚上温度较低的时候，需开启加热和照明功能。灯泡正常发光此状态下系统也需连续工作10h，q沼气=1.8107j/m3，请解答下列问题：（1）晚上工作时电路的总功率是多大？（2）若一天中工作的20h内电热丝放出的热量完全由该

22、生态园自产的沼气提供，其热效率为50%，则每天需要完全燃烧多少m3的沼气？【答案】（1）晚上工作时电路的总功率是5000w；（2）每天需要完全燃烧24.2m3的沼气。【解析】（1）由题知，白天有日光时，系统处于保温状态，灯泡不工作，此时两开关应断开，两电阻r1、r2串联，总电阻最大，总功率最小；由串联电路的特点可知，通过两电阻的电流相等，且r1与r2的电功率之比为1：3，由p=i2r可得：=，由题知r2=30，所以r1=10；晚上系统处于加热状态，且灯泡正常工作，由电路图可知，此时两开关应都闭合，灯泡l与r1并联；由并联电路的特点可知，此时u=u1=220v，且灯泡正常工作，所以r1的功率：p

23、1=4840w，所以晚上工作电路的总功率：p总=p额+p1=160w+4840w=5000w；（2）由串联电路的特点和p=可得，白天系统在保温状态时电热丝的总功率：p保温=1210w，由题可知白天和晚上系统的工作时间相同，则一天内电热丝放出的热量：q=w=p1t+p保温t=（p1+p保温）t=（4840w+1210w）103600s=2.178108j，由沼气燃烧的热效率为50%可得：50%q放=q，由q放=qv可得需要燃烧沼气的体积：v=24.2m3。8某品牌的电热水壶铭牌如表所示，电热水壶正常工作时，将水壶中的额定容量的水加热至沸腾。已知室温与水的初温皆为20，水的比热容c水=4.2103

24、j/（kg），水的密度水=1.0103kg/m3。型号ll8015额定电压220v额定功率1360w额定频率50hz额定容量1.0l（1）求水吸收的热量；（2）通过计算判断，加热时间是否可能为200s。【答案】（1）水吸收的热量为3.36105j；（2）计算表明，加热时间不可能为200s。【解析】（1）由电热水壶铭牌可知，电热水壶的额定电压是220v，额定功率是1360w，容积是1l；一壶水的质量：m=v=1.0103kg/m31103m3=1kg，水吸收的热量：q吸=cmt=4.2103j/（kg）1kg（10020）=3.36105j；（2）电水壶正常工作200s消耗的电能：w=pt=13

25、60w200s=2.72105j，由于wq吸，因此加热时间不可能为200s。9图为某电热器的电路原理图，通过将开关s置于不同的位置，可以实现“加热”和“保温”两种状态的变换，对应的额定功率分别为800w和40w。（1）将开关s接“1”时，电热器处于（选填“加热”或“保温”）状态。（2）电热器在加热状态下正常工作，将0.5kg初温为20的水加热到100，需要多长时间？（【水的比热容为4.2103j/（kg），假设电能全部转化为水的内能】【答案】（1）加热；（2）电热器在加热状态下正常工作，将0.5kg初温为20的水加热到100，需要的时间为210s。【解析】（1）将开关s接“1”时，电路为r2的

26、简单电路，电路中电阻最小，根据p=可知，电源电压一定时，电阻越小，电功率越大，所以此时电热器处于加热状态。（2）水吸收的热量：q吸=cm（tt0）=4.2103j/（kg）0.5kg（10020）=1.68105j，由题意可知，假设电能全部转化为水的内能，则w=q吸=1.68105j，由p=得，需要的加热时间：t=210s。10.小明的妈妈利用天然气灶烧水，把质量为1kg的20的水烧开（在标准大气压下）（1）通过观察天燃气表得知消耗了0.01m3的天然气，如果天然气的密度为0.7kg/m3，烧水时消耗天然气多少千克？（2）在此过程中水需要吸收多少热量？（3）用额定功率是800w的电热壶在220

27、v额定电压下，烧开同样质量的水，若电能转化为内能的效率是84%，则通电时间是多少？【答案】（1）0.007kg （2）3.36105j （3）500s【解析】（1）天然气的质量可以利用密度的计算公式变形，即m=v。消耗的天然气的质量为：m=v=0.7kg/m30.01m3=0.007kg （2）水吸收的热量，可以利用吸放热的公式进行计算。q吸=cm（t2t1）=4.2103j/（kg）1kg（10020）=3.36105j（3）在使用电水壶烧水时，把电能转化为内能，根据题意，只有84%的内能被水吸收，即q吸=84%q放=84%w。电流做功： w=q吸/84%=4105j通电时间： t=w/p=

28、4105j/800w =500s11.如图是我们家庭用的一种电热饮水机的简化电路图，其参数如下表，r1、r2 是发热电阻丝。（1）若饮水机正常工作的加热效率为90%，现将质量为0.4kg、初温为25的水在一标准大气压下加热至沸腾， 已知水的比热容是4.2103j/(kg)，求：水需要吸收的热量？烧开这些水消耗了多少电能？（2）当饮水机处于保温状态时，r1的电阻值是多大？【答案】（1）1.26105j；1.4105j.（2）1056.【解析】（1）水吸收的热量为：q吸=c水m水（t-t0）=4.2103j/（kg）0.4kg（100-25）=1.26105j由q吸=w可得，消耗的电能：w=q吸/

29、=1.26105j/90%=1.4105j.（2）由电路图可知，开关s2断开时两电阻串联，电路电阻较大，开关s2闭合时，只有电阻r2接入电路，电阻r1被短路，此时电路电阻较小，电源电压u一定，由p =u2/r可知，电阻越大，电路功率越小，电阻越小，饮水机功率越大，因此当开关s2断开时，电路阻值较大，电功率较小，饮水机处于保温状态因此当开关s2闭合时，电路阻值较小，电功率较大，饮水机处于加热状态。用p 1、p 2分别表示保温、加热功率，则p 1=44w p 2=1100w加热时,r2=u2/p 2= (220v) 2/1100w =44保温时r总=u2/p 1= (220v) 2/44w =11

30、00则r1=r总-r2=1100-44=105612.如图（甲）所示是生活中常见的自动加热、保温的电水壶，它的铭牌如下面表格。现将它接在220v的电压下工作。已知水的比热容为4.2103j（kg.）额定电压220v频率50hz容积6l加热功率1000w保温功率40w（1）如图（乙）所示为电水壶的电路图，其中r0是电热水壶中的电热管，r是与电热水壶的电热管串联的电阻，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。请根据电路图判断：在什么情况下，电水壶处于加热状态？在什么情况下，电水壶处于保温状态？ 乙 （2）请根据铭牌数据信息，计算r0和r的阻值分别是多少？（3）电水

31、壶处于加热状态时，在840s时间内，使热胆中2kg、20的水温度升高到100。求电水壶的热效率。【答案】（1）开关闭合时电水壶处于加热状态，开关断开时电水壶处于保温状态。（2）r0=48.4 r=1161.6（3）80% 【解析】（1）开关闭合时，r被短路，这时电路的电阻只有r0 ，电路消耗的电功率为p0= u2/r0开关断开时，这时电路的电阻r和r0 串联，电路消耗的电功率为p= u2/（r+ r0）很明显知道p0p所以开关闭合时电水壶处于加热状态，开关断开时电水壶处于保温状态。（2）开关闭合时，r被短路，这时电路的电阻只有r0 ，电路消耗的电功率为加热功率p0=1000w，这时p0=u2/

32、r01000 w=u2/r0 开关断开时，这时电路的电阻r和r0 串联，电路消耗的电功率为保温功率p=40w根据p= u2/（r+ r0）40 w=u2/（r+ r0）已知u=220v 解得r0=48.4r=1161.6（3）电水壶处于加热状态时，t=840s时间产生的电能为w=p0tp0=1000w则w=p0t=1000w840s=8.4105j水吸收的热量为q=cmt= cm（t2-t1 ）已知c=4.2103j（kg.）m=2kg t2=100 t1=20则q吸=cmt=cm（t2-t1 ）=4.2103j（kg.）2kg（100-20） =6.72105j由q吸/w得电水壶的热效率为q

33、吸/w=6.72105j/8.4105j=0.8=80%13.几千年来中国的厨艺最讲究的就是“火候”二字。现在市场上流行如图所示的新型电饭锅，采用“聪明火”技术，电脑智能控温、控压，智能化控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的口感和营养，其简化电路如图甲所示。r1和r2均为电热丝，s是自动控制开关。把电饭锅接入220v的电路中，用电饭锅的“聪明火”煮米饭，电饭锅工作时的电流随时间变化的图像如图乙所示。（1）求电热丝r2的阻值（计算结果保留一位小数）；（2）这个电饭锅在015min内把质量为1.1kg的米饭由20加热到100，求电饭锅在这段时间内加热的效率。c米饭=4.2103j/（kg）。【答案】（1）73.3（2）70% 【解析】（1）当开关s闭合时，电路中只有r2工作，从乙图可知通过r2的电流i3a。（2）米饭吸收的热量qcmt4.2103j/（kg）1.1kg(10020)3.696105j电饭锅在