类型三电热学综合题

-.z类型三电(热)学综合题针对训练电器铭牌类1.(2021铁一中模拟)如下图是一款新上市的全自动馒头机，它安装有扭力发动机和面装置，可以模拟人手揉面，这款馒头机只需一键控制，即可完成混合食材、揉面、成型、发酵、升温、蒸制、焖烧的手工馒头制作全过程，两个小时就能做出平安、放心、松软的“手工馒头〞．根据下表所示相关数据，请你完成以下问题：(计算结果保存两位小数)额定电压加热功率电机功率220V850W110W(1)电动机的工作原理是________________________；馒头机应该使用________线插头．(2)馒头机正常加热时，通过加热电阻的电流是多少.加热电阻的电阻值是多少.通电2min加热电阻产生的热量是多少.(3)正常工作时，馒头机混合食材、揉面、成型时电机工作30min，发酵、升温、蒸制、焖烧时加热电阻工作1.5h；蒸馒头过程共消耗的电能是多少千瓦时.(4)假设在用电顶峰期使用馒头机，实际电压只有200V，计算馒头机的实际加热电功率．第1题图2.(2021莲湖区模拟)养生壶是一种用于养生保健的可以烹饮的容器，类似于电水壶，其最大的特点是采用一种新型材料，通过高温把这种材料的电子浆料(金属化合物)喷涂在玻璃外表形成面状电阻，在两端制作银电极，通电后产生热量把壶的水加热．小明家买了一把养生壶(图甲)，其铭牌如下表所示．第2题图型号H*－202104额定电压220V频率50Hz额定功率1210W小明关闭了家中的其他所有用电器，并在壶中参加初温为25℃的水，6min将水烧开(标准大气压下)，求：(1)电能表上的“50Hz〞表示的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(2)在加热过程中家用电能表(图乙)的转盘转了300转，此过程中养生壶消耗的电能是多少.(3)如果养生壶的热效率是87.5%，此过程中水吸收的热量是多少.(4)壶中水的质量是多少.(5)养生壶工作时两端的实际电压是多少.(不考虑温度对电阻的影响)3.(2021定心卷)如图甲所示为新一代节能光波炉，其加热的能源利用率可高达90%以上，而靠电炉丝加热的电器只有60～70%.光波炉的局部技术参数如图乙所示.[c牛奶＝2.5×103J/(kg·℃)，ρ牛奶＝1.0×103kg/m3](1)光波炉工作时使用的光波属于___________波．(2)光波炉在微波挡将一盒250mL的牛奶从10℃加热到60℃需要28s，则该光波炉在使用微波挡加热牛奶时的效率为多大.(计算结果保存整数)(3)假设每天使用该光波炉(微波和光波同时使用)的时间平均为10min，则每个月(按30天计算)光波炉消耗的电能为多少千瓦时.第3题图二．挡位变化的电路图类4.(2021爱知中学模拟)图甲是*一教室的电热饮水机，通过机温控开关S进展自动控制，实现加热和保温两种功能，电路原理图如图乙所示．电源电压恒为额定电压220V，R2的阻值为1012Ω，当开关S接a时电路中的电流为2.5A；求：(1)有时水桶壁会有小水滴，它们是因________(填物态变化的名称)形成的．(2)开关S接b时，正常工作时，电路中电流是多少.(3)正常工作时，该饮水机在保温状态下的功率是多少.(4)在加热状态下，将水箱中300mL的水从20℃加热到100℃，饮水机至少需要加热多长时间.(小数点后保存两位)第4题图5.图甲是一款多功能洗衣机，图乙是其简化电路图，此款洗衣机额定电压220V，它有两个挡位，当开关置于1时(电路接入R1和R2)为加热状态，消耗功率为2400W；当开关置于2时(电路接入R2和电动机)为保温洗涤状态，电阻R1的阻值为22Ω，水的比热容为c水＝4.2×103J/(kg·℃)．第5题图(1)在洗衣机参加质量为20kg、初温为20℃的水，求加热到70℃时水吸收的热量.(2)电阻R2的阻值是多少.(3)洗衣机在保温洗涤状态下工作时，电动机的功率为240W，求此时通过电路的总电流为多少.6.如下图为*电热炉的简化电路图，R1、R2均为电热丝，电源电压为220V保持不变，当断开开关S1，S2接b时，电路消耗的总功率为440W，当闭合开关S1，S2接b时，电路消耗的总功率为1100W．求：(1)在低温挡工作时的电流；(2)在中温挡工作5min消耗的电能；(3)在高温挡工作时电路消耗的总功率．(保存一位小数)第6题图7.(2021西工大附中模拟)学校食堂每天利用电热蒸饭柜(如图甲所示)给我们提供香喷喷的米饭，其额定电压为220V，电热蒸饭柜有加热和保温两个挡位，其简化电路图如图乙所示，R1的电阻为45Ω，加热时的功率为4840W，求：(1)当开关S________时，电热蒸饭柜为加热状态；(2)R2的电阻；该电热蒸饭柜保温时的电功率；(3)食堂还会用一台小风扇来换气送风，风扇用的电动机线圈电阻为0.6Ω，接在12V的电源上，工作时通过线圈的电流为0.5A，电动时机把一局部电能转化为热能，试求电动机的发热功率．第7题图三．铭牌结合电路图类8.如图甲所示为家用电热饮水机及其铭牌，图乙是它的工作简化电路，R1和R2都是发热电阻，其中S是温度自动控制开关．当温度升高到一定值时，电热饮水机自动切换到保温状态．(不计温度对电阻的影响)(1)当开关S接1时，电热饮水机处于________状态．(选填“加热〞或“保温〞)(2)电热饮水机加热时，电路中的电流是多少.电阻R1的阻值是多大.(3)电热饮水机保温11min，电阻R1所消耗的电能是多少.第8题图9.图甲是一种恒温调奶器，可以自动调试好加水的奶粉，然后加热到最适合宝宝饮用的温度40℃，还可以自动保温，特别适合夜间使用．图乙是调奶器的相关参数表及电路简图(R1、R2为电热丝，S为双触点自动开关)．求：第9题图型号：HY101M加热功率：500W电源：220V50Hz保温功率：16W(1)调奶器处于保温状态时的工作电流.(结果保存两位小数)(2)电阻R2的阻值.(3)假设把200g调好的奶粉从20℃加热到40℃所用时间为32s，则调好的奶粉的比热容是多少.(不计热损失)10.(2021爱知中学模拟)电热加湿器工作原理：加湿器水箱中局部水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸气扩散装置喷入空气中，从而提高空气湿度．下表是*同学设计的电热加湿器局部参数，其发热电路如下图，R1、R2为阻值一样的发热电阻，1、2、3、4为触点，S为旋转型开关，实现关、低、高挡的转换．(1)开关接1、2为“关〞，则，开关接________(选填“2、3〞或“3、4〞)为高温挡．(2)假设加热前水温为20℃，电热槽气压为标准大气压，从加热到沸腾最短时间为2分48秒，这个过程中，电热丝产生的热量是多少.电热槽中水的质量是多少千克.[不计热损失，c水＝4.2×103J/(kg·℃)](3)电阻R1的阻值是多少.额定电压220V额定最大加热功率400W水箱容积4L适用面积40～60m2(4)对于需要制冷的室，电热加湿器会使其气温升高，请提出一条改良的建议．第10题图11.如图甲所示为现代科技与传统医学相结合的兼具煎药和保温功能的煎药壶，部简化电路如图乙所示，局部参数如下表．[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]第11题图最大容量2L壶重1.5kg与桌面接触面积50cm2额定电压220V加热功率1000W保温功率44W(1)当开关S闭合，S1断开时，煎药壶处于________(选填“保温〞或“加热〞)状态．(2)将装满水的煎药壶放在桌面上，它对桌面的压强是多少.(3)其加热电阻R2的阻值是多大.假设不计热损耗，煎药壶将满壶的水从30℃加热到90℃，需要多长时间.额定电压220V额定功率1100W频率50Hz容量5L12.如图甲所示是*型号电烤箱的简化电路图，S1是定时开关，S2是功率选择开关，R1与R2是两个电热管，此电烤箱有高温和低温两个挡位，功率分别为1320W和880W.eq\a\vs4\al(,甲,)乙第12题图(1)*电热水壶的铭牌如图乙所示，假设用一移动插座同时为该电烤箱和电热水壶供电，插座的规格和价位如下表所示，则应选择规格为____________的移动插座；规格250V，5A250V，10A250V，20A价位10元/个20元/个30元/个(2)R2的阻值是多少.当功率选择开关S2闭合，定时开关S1设定时间为10min，通过插头的电流是多大.电路能产生多少热量.(3)以上热量如果被质量为4kg、温度为20℃水完全吸收，温度可以升高到多少.[c水＝4.2×103J/(kg·℃)，结果保存整数]13.如下图是*型号电压力锅的简化工作电路图，R0是保温电阻，R1是阻值为60.5Ω的主加热电阻，R2是副加热电阻．电压力锅煮饭分为“加热升压→保压→保温〞三个阶段．接通电源，启动智能控制开关S，S自动接到a，同时S1自动闭合，电压力锅进入加热升压状态；当锅工作压强到达一定值时，S1自动断开，进入保压状态，当锅工作压强降至一定值时，S1又会自动闭合；当保压状态完毕，饭就熟了，S自动接到b，进入保温状态．该电压力锅铭牌技术参数如下表所示(保压挡额定功率模糊不清)．求：第13题图*型号电压力锅额定电压220V额定功率加热升压1000W保压保温40W电源频率50Hz(1)保温时电路中的电流；(2)保压时的额定功率；(3)如果用电压力锅煮一次饭，需要加热升压15min，保压10min，保温10min，请计算这次煮饭共消耗多少kW·h的电能．四．电路图结合坐标图像类(2021.34)14.图甲是同学们测量小灯泡电阻时所绘制的小灯泡中的电流随它两端电压变化的图像．为了研究并联电路的电流特点，他们又将此灯泡接入如图乙所示电源电压保持不变的电路中，闭合开关S后．小灯泡的实际功率恰为1W；再闭合开关S1后，电流表示数变化了0.1A．请解答以下问题：第14题图(1)由图像可知，灯丝电阻随灯泡两端电压的变化规律是________________________________________________________________________．(2)在乙电路中，定值电阻R的阻值是多少.此时电路消耗的总功率是多大.(3)1min电阻R产生的电热是多少焦耳.15.如图甲所示是一个电炉，其中猛火功率为1210W，其工作电路如图乙所示，R1为大发热环，R2为小发热环且阻值为400Ω，S为电源开关，S0为智能温控开关，自动控制电炉在“猛火〞与“文火〞之间切换．图丙是该电炉在完成*次“智能煎炒〞模式下的发热功率随时间变化的图像．求：(1)电炉在“智能煎炒〞模式下的最大工作电流；(2)电炉在“文火〞煲汤模式工作1min产生的热量；(3)电炉在“智能煎炒〞过程中消耗的电能．第15题图答案1.(1)通电导体在磁场中受力运动三【解析】电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理制成的；为了平安，应将馒头机的外壳与相连，应用三线插头．解：(2)由P＝UI可知，通过加热电阻的电流是I＝eq\f(P热,U)＝eq\f(850W,220V)≈3.86A由P＝UI＝eq\f(U2,R)可知，加热电阻的电阻值R＝eq\f(U2,P热)＝eq\f(〔220V〕2,850W)≈56.94Ω通电2min加热电阻产生的热量Q＝W＝P热t＝850W×2×60s＝1.02×105J(3)共同消耗的电能：W总＝P热t热＋P电t电＝850×10－3kW×1.5h＋110×10－3kW×eq\f(30,60)h＝1.33kW·h(4)实际加热电功率为：P热′＝eq\f(Ueq\o\al(2,实),R)＝eq\f(〔200V〕2,56.94Ω)≈702.49W2.(1)该电能表在频率为50Hz的交流电电路中使用解：(2)养生壶消耗的电能为：W＝eq\f(300r,3000r/〔kW·h〕)＝0.1kW·h＝3.6×105J(3)由η＝eq\f(Q吸,W)×100%可得，水吸收的热量为：Q吸＝Wη＝3.6×105J×87.5%＝3.15×105J(4)由Q吸＝cmΔt可得，壶中水的质量为：m＝eq\f(Q吸,c水〔t－t0〕)＝eq\f(3.15×105J,4.2×103J/〔kg·℃〕×〔100℃－25℃〕)＝1kg(5)根据P＝eq\f(U2,R)可得：R＝eq\f(Ueq\o\al(2,额),P额)＝eq\f(〔220V〕2,1210W)＝40Ω实际电功率为：P实＝eq\f(W,t)＝eq\f(3.6×105J,360s)＝1000W则实际电压为：U实＝eq\r(P实R)＝eq\r(1000W×40Ω)＝200V3.(1)电磁解：(2)牛奶的体积V＝250mL＝250cm3＝2.5×10－4m3由ρ＝eq\f(m,V)可知，牛奶的质量为m＝ρ牛奶V＝1.0×103kg/m3×2.5×10－4m3＝0.25kg牛奶吸收的热量：Q吸＝c牛奶mΔt＝2.5×103J/(kg·℃)×0.25kg×(60℃－10℃)＝3.125×104J光波炉消耗的电能：W＝Pt＝1200W×28s＝3.36×104J光波炉在微波挡的效率为：η＝eq\f(Q吸,W)×100%＝eq\f(3.125×104J,3.36×104J)×100%≈93%(3)P总＝P微波＋P光波＝1200W＋800W＝2000W＝2kW一个月光波炉消耗的电能为：W总＝P总t＝2kW×eq\f(10,60)×30h＝10kW·h4.(1)液化【解析】水桶壁有小水滴，是由于在温度较高时，局部水会汽化变成水蒸气，遇到桶壁变冷时，水蒸气又液化变成液态的小水滴．解：(2)当S接a时，只有R1接入电路中，所以R1的电阻是R1＝eq\f(U,I1)＝eq\f(220V,2.5A)＝88Ω当S接b时，R1和R2串联接入电路中，总电阻是：R＝R1＋R2＝88Ω＋1012Ω＝1100Ω电路中的电流是：I＝eq\f(U,R)＝eq\f(220V,1100Ω)＝0.2A(3)当S接b时，该饮水机处于保温状态，所以该饮水机在保温状态下的功率是：P＝UI保＝UI＝220V×0.2A＝44W(4)水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×300×10－6m3＝0.3kg水吸收的热量：Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×0.3kg×(100℃－20℃)＝1.008×105J饮水机正常加热时的电功率：P热＝UI1＝220V×2.5A＝550W饮水机至少需要的加热时间：t＝eq\f(W,P热)＝eq\f(Q吸,P热)＝eq\f(1.008×105J,550W)≈183.27s5.解：(1)水吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×20kg×(70℃－20℃)＝4.2×106J(2)当开关置于1时为加热状态，此时R1与R2并联R1的功率P1＝eq\f(U2,R1)＝eq\f(〔220V〕2,22Ω)＝2200W电阻R2的功率为：P2＝P－P1＝2400W－2200W＝200WR2的电阻R2＝eq\f(U2,P2)＝eq\f(〔220V〕2,200W)＝242Ω(3)洗衣机在保温洗涤状态时，电动机与R2并联此时电路总功率P总＝P2＋P电动机＝200W＋240W＝440W通过电路的总电流I＝eq\f(P总,U)＝eq\f(440W,220V)＝2A6.解：(1)当断开开关S1，S2接b时，R1与R2串联，电热炉处于低温挡I＝eq\f(P低,U)＝eq\f(440W,220V)＝2A(2)当闭合开关S1，S2接b时，电路中只有R1接入电路，电路处于中温挡，消耗的电能W＝P中t＝1100W×5×60s＝3.3×105J(3)电热丝R1的阻值为R1＝eq\f(U2,P中)＝eq\f(〔220V〕2,1100W)＝44Ω当电路处于低温挡时，R1与R2串联，电路中的总电阻R串＝eq\f(U,I)＝eq\f(220V,2A)＝110Ω电热丝R2的阻值为R2＝R串－R1＝110Ω－44Ω＝66Ω当开关S1闭合，S2接a时，R1与R2并联，电热炉处于高温挡，电路消耗的总功率P高＝eq\f(U2,R1)＋eq\f(U2,R2)＝eq\f(〔220V〕2,44Ω)＋eq\f(〔220V〕2,66Ω)≈1833.3W7.(1)闭合【解析】由电路图可知，开关S断开时，R1与R2串联；开关S闭合时，电路为R2的简单电路．因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，由P＝eq\f(U2,R)可知，当开关S断开时，电热蒸饭柜功率最小，处于保温状态；当开关S闭合时，电热蒸饭柜功率最大，处于加热状态．解：(2)电热蒸饭柜处于加热状态时，电路为R2的简单电路，由P＝eq\f(U2,R)可得，R2的电阻：R2＝eq\f(U2,P加热)＝eq\f(〔220V〕2,4840W)＝10Ω电热蒸饭柜处于保温状态时，R1与R2串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电热蒸饭柜保温时的电功率：P保温＝eq\f(U2,R1＋R2)＝eq\f(〔220V〕2,45Ω＋10Ω)＝880W(3)电动机的发热功率：P＝I2R＝(0.5A)2×0.6Ω＝0.15W8.(1)保温【解析】由电路图可知，开关S接1时R1与R2串联，开关S接2时电路为R2的简单电路，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，由P＝eq\f(U2,R)可知，开关S接1时，电路中的电阻最大，功率最小，电热饮水机处于保温挡．解：(2)P加热＝1100W，U额＝220V由P＝UI可得，电热饮水机加热时，电路中的电流为：I＝eq\f(P加热,U额)＝eq\f(1100W,220V)＝5A开关S接2时，电热饮水机处于加热挡，R2的电阻：R2＝eq\f(U额,I)＝eq\f(220V,5A)＝44Ω开关接1时，电路中的总电阻为：R总＝eq\f(Ueq\o\al(2,额),P保温)＝eq\f(〔220V〕2,100W)＝484Ω由R总＝R1＋R2可得，R1＝R总－R2＝484Ω－44Ω＝440Ω(3)电热饮水机保温时的电流为：I′＝eq\f(U额,R总)电热饮水机保温11min时，电阻R1所消耗的电能：W＝Q＝I′2R1t＝(eq\f(U额,R总))2R1t＝(eq\f(U额,R总))2×440Ω×11×60s＝6×104J9.解：(1)由P＝UI可得，调奶器处于保温状态时的工作电流：I＝eq\f(P保温,U)＝eq\f(16W,220V)≈0.07A(2)由题意可知，当S接“2〞时，电路为R1的简单电路，调奶器处于保温状态；当接“3〞时，电路为R1、R2并联，调奶器处于加热状态，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－P保温＝500W－16W＝484W由P＝eq\f(U2,R)可得，电阻R2的阻值：R2＝eq\f(U2,P2)＝eq\f(〔220V〕2,484W)＝100Ω(3)由P＝eq\f(W,t)可得，32s调奶器消耗的电能：W＝P加热t＝500W×32s＝16000J不计热损失，调好奶粉吸收的热量：Q吸＝W＝16000J，由Q吸＝c奶粉m(t－t0)可得，调好奶粉的比热容：c奶粉＝eq\f(Q吸,m〔t－t0〕)＝eq\f(16000J,0.2kg×〔40℃－20℃〕)＝4×103J/(kg·℃)10.(1)3、4【解析】开关接2、3，R1、R2串联接入电路，此时为低温挡，开关接3、4，R2被短路，只有R1接入电路，此时为高温挡．解：(2)电热丝产生的热量W＝Pt＝400W×(2×60＋48)s＝6.72×104J根据W＝Pt和Q吸＝cm(t－t0)可得：不计热量损失，Q吸＝W可得4.2×103J/(kg·℃)×m×(100℃－20℃)＝6.72×104J，解得m＝0.2kg(3)电热加湿器在高挡时，R2被短路，电路中只有R1的简单电路，根据P＝eq\f(U2,R)可得：R1＝eq\f(U2,P高)＝eq\f(〔220V〕2,400W)＝121Ω(4)降低电热槽的气压【解析】电热加湿器会使需要制冷的室气温升高，可以降低电热槽气压来降低沸点，到达改良的目的．11.(1)保温【解析】由图示电路图可知，当S闭合、S1断开时，电阻R1、R2串联接入电路，电路电阻最大，由P＝eq\f(U2,R)可知，此时电路电功率最小，煎药壶处于保温状态．解：(2)装水的质量为m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×2×10－3m3＝2kg对桌面的压力为F＝G总＝m总g＝(m水＋m壶)g＝(2kg＋1.5kg)×10N/kg＝35N对桌面的压强为p＝eq\f(F,S)＝eq\f(35N,50×10－4m2)＝7×103Pa(3)由P＝eq\f(U2,R)可知，电阻R2的阻值：R2＝eq\f(U2,P加热)＝eq\f(〔220V〕2,1000W)＝48.4Ω水吸收的热量：Q＝c水mΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(90℃－30℃)＝5.04×105J不计热损耗时，消耗的电能和水吸收的热量相等，由：Q＝W＝Pt可得，加热时间：t＝eq\f(Q,P加热)＝eq\f(5.04×105J,1000W)＝504s12.(1)250V，10A【解析】电烤箱和电热水壶的最大功率为P总＝P电烤箱＋P电水壶＝1320W＋1100W＝2420W第一个插座的最大功率为P1＝U1I1＝250V×5A＝1250W第二个插座的最大功率为P2＝U2I2＝250V×10A＝2500W第三个插座的最大功率为P3＝U3I3＝250V×20A＝5000W因为P总<P2，同时P总<P3，由于选用第二种插座时，价格廉价，所以应选择规格为250V，10A的移动插座．解：(2)当开关S1、S2都闭合时，电烤箱处于高温挡，R2的电功率为：P2＝P高温－P低温＝1320W－880W＝440WR2的电阻为R2＝eq\f(U2,P2)＝eq\f(〔220V〕2,440W)＝110Ω通过插头的电流为I＝eq\f(P高温,U)＝eq\f(1320W,220V)＝6A10min产生的热量为Q＝P高温t＝1320W×10×60s＝7.92×105J(3)由Q＝cm(t－t0)得，水的末温为：t＝eq\f(Q,c水m)＋t0＝eq\f(7.92×105J,4.2×103J/〔kg·℃〕×4kg)＋20℃≈47℃＋20℃＝67℃1