2023年中考物理突破训练-电功和热量的综合计算

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500W,某次使用时向蒸蛋器内加入0.5L水，水温升高了80℃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R2的电流（保留两位小数）;

(2)蒸蛋过程中水吸收多少热量【。水=4.2xK）3j/（kg.℃）】?

(3)蒸蛋过程中烧水效率为80%,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，可以实现控温。Ri、R2、R3为电热丝，R2=R3且电阻丝的电阻不随温

度变化。如果电源电压恒为100V时，高温挡的功率为1000W,低温挡为400W,贝IJ：

R、

―1=)­

—0^----O电源*

甲乙

（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）Ri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220V的电压

下工作。如中图所示为电水壶的电路图，其中Ro、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50Hz

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RM，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

=4.2x1CTJ/(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20℃,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：

3

(c3DK=1.2xl0J/(kg-℃))

n-0

额定电压220V

加热功率200W

保温功率22W

电机功率20W

--------------O220VO-------------

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27日世界无碳日中，某城市在晚间将总功率为2()00kw的景观灯熄灭lh.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3.7xl()7j/kg,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“220V968W”的完好电热丝Ro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Ri的阻值为5c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>熔断器

—0220Vx।।—O220VO-<5^-II

：%

_p.…一电烘箱傕工电烘箱体

甲乙

(1)电热丝Ro的阻值是多少？

(2)整个电路工作时的电流是多少？

(3)整个电路工作lh产生的热量是多少？

(4)图甲电路工作时存在着电能没有被充分利用的不足。在保证箱体内烘干功率及R。不变的情况

下，请你针对电路中的不足进行改进，在图乙中将改进后的电路图补充完整，并在图中标出相关电阻

的阻值(此问要求写出电路改进说明及计算过程)。

7.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，S,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:

R

臭氧发生器

220VO-

甲

7.

(1)正常工作时通过石英加热管R的电流为多大？

(2)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钠=046x1()3j/(kg.℃)]

8.某品牌的节能电饭锅，额定工作电压为220V,其电路原理图如图所示，发热元件电阻Ri、R2分别

为50Q和200C,当开关Si闭合开关S接b端时为高温档，高温档的功率为1210W；开关Si闭

合，开关S断开时为中温档。求：

(1)当开关Si断开，开关S接a端时，电路中的电流；

(2)中温档正常工作时，电路的总功率；

(3)若某次热水时，电饭锅高温档的实际功率只有1000W,电能转化为热能效率为80%,1kg水

温度从20℃上升到100℃,求需要加热的时间。[c水取4.2X103J/(kg.℃)|

9.饮水机是一种常用的家用电器，其加热水槽部分工作原理电路图如图所示，其中S是一个温控开关，

Ri为电加热管，当饮水机处于加热状态时.，水被迅速加热，达到预定温度时，S自动切换到保温状态.A、

B是两种不同颜色的指示灯

(1)若红灯表示加热，绿灯表示保温，试分析说明灯B是什么颜色?

（2）若饮水机正常工作，加热时加热管的功率为1100W,而保温时加热管的功率为44W,求电阻

R2的限值.（不考虑温度对阻值的影响，且不计指示灯的阻值）

（3）饮水机的最大容量为1L,装满初温为23℃的水后，发现过了7分钟后绿灯亮，则这台饮水机

的热效率是多少?［已知c水=4.2x10”/（kg.»c）］

10.如图所示，电源电压保持不变，定值电阻R2=15。。当开关S、S,均闭合时，电流表的示数为0.4A；

当开关S闭合、Si断开时,电流表的示数为0.24A。求:

（1）电源电压;

（2）定值电阻凡的阻值；

（3）整个电路在5min内产生的最多热量。

11.如图所示，是小姬妈妈为宝宝准备的暖奶器及其内部电路的结构示意图和铭牌，暖奶器具有加热、

保温双重功能，当双触点开关连接触点1和2时为关闭状态，连接触点2和3时为保温状态，连接触

点3和4时为加热状态（温馨提示：最适合宝宝饮用的牛奶温度为40℃）

----二|

4

■7♦

（1）求电阻R2的阻值;

（2）把400g牛奶从20℃加热到40℃，求牛奶所吸收的热量（c™=4.0xl03j/（kg.℃））

（3）如图所示，是暖奶器正常加热和保温过程中温度随时间变化的图象，求暖奶器在加过程中的热

效率.（结果保留到小数点后一位）

12.如图是某家用电热水器的简化电路图，'温控开关S可根据水温自动切换到加热和保温

两种状态，Ri>R2是发热电阻，热水器主要参数如下表。热水器正常加热35min,可使满箱水的温

度从25c升高到55c.求:

额定电压220V容积30L

加热功率2000W保温功率800W

(1)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)Ri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。

13.“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100V,加热电阻Ri与R2阻值均

为100C,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Imin,

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：后视镜玻璃质量约0.5kg,玻璃的比热容约().8x1。3J/(kg.℃)]

14.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

Si为“低温”档。请完成下列问题：

S

xx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20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Ri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20kg的水，则改用该洗碗机洗碗，一次可以节约千克的水。

答案

U2(220V)2

1.(1)解：加热时Ri的功率用==-=:、/=440W

保温时，尺2的功率2=尸—6=500W—440W=60W

P60W

由2=。/得/=二=^^20.27人

U220V

答：保温时，通过电阻&的电流是0.27A。

(2)解：水的体积匕K=0-5L=0.5dm3=0.5x10-3m，

3

水的质量以=p水匕K=10X1。3kg/n?x0.5xl0-3m=0.5kg

水吸收的热量Q收==4.2xlO3J/(kg-℃)x0.5kgx80℃=1.68xl05J

答:蒸蛋过程中水吸收L68xl()5j热量。

(3)解：蒸蛋过程消耗的电能W=4=E^』=2.1X1()5J

r|80%

蒸熟鸡蛋所用时间/=吆=2—10J=420s

P500W

答：蒸熟鸡蛋共用420s。

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=1000Wxlx60s=6x10^

答：电熨斗在高温挡状态下正常工作1分钟消耗6xl()4j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

R

U2(100V)2

最大，电熨斗处于高温挡，则R3的阻值/?3=—=^-=10Q

则R2=R.3=1OQ

U2

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，

R

u2(100V)2

===25Q

低温挡的总电阻~^~4OOW-

则Rl的阻值Rl=R串-R3=25C-10C=15C

答：Ri的阻值为15C；

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

R

111111

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i\1/V,1DL21UL2012

u2(100V)2

解得R#=6Q,故中温挡的电功率^1，=----—==625W

R并+K6Q+10Q

答：中温挡的电功率为625W。

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=匕可知电路的电

R

U2(220V)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==44Q

练热110UW

U2

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==0.2A

保"U220V

答：加热时电水壶连入电路的电阻是44C,计算保温时电路中的电流是0.2A

(2)解：水吸收的热量Q,“z=c*m(t-to)-4.2x103J/(kg-℃)x1kgx(100℃-23℃)=3.234x105J

电水壶的热效率为80%,消耗的电能W="=竺答工=4.0425x10"

r]80%

W40425x1()5j

需要加热的时间」==一==367.5S

"腆U00W

答：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3.234x1()5j。若电水壶

的热效率为80%,需要加热367.5s。

4.(1)解：由图乙可知保温状态的功率为联温=22W

根据P=U/得保温状态时电路中的电流/=经选=2更=0.1A

U220V

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Mb—=—242Q

R为热ROW

答：电阻耳的阻值为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

4

电路消耗的总电能：W=P&t=220Wx5x60s=6.6x10J

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=L2xl03j/(kg.℃)x0.1kgx(300C-20C)=3.36xlO4J

加热过程电阻鸟产生的热量Q放=W=%/=200Wx5x60s=6xl(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,"6x10J

答：电阻飞给玉米加热的效率为56%。

5.(1)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=2000kW・h=

2000x3.6x106J=7.2xl09J；

72xIO9T

需要煤炭提供的能量Q燃放==3.6xlO,oJ；

20%

。燃_3.6x10—

则需要完全燃烧的煤炭的质量m=973kg

q—3.7x@J/kg

(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

(220V)2

6.(1)解：电热丝Ro的规格为“220V968W”，电阻丝的阻值为=50Q

968W

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=55C

u220V

由欧姆定律可得，整个电路工作时的电流是==4A

R55Q

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=@6t=60.5C

P800W

由串联电路的电阻规律可得，应串联的电阻R2的阻值为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3熔断器

220Vo-cTI-----1220Voy।—I

或%=5.5。

=10.50HA卜

I-HI-《凡

凤

电烘箱体工电烘箱体

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=5A

加U220V

答：正常工作时通过石英加热管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=1-20%=80%

列方严丁°吸;c钢少40.46xl03J/(kg.。。“100(*(70℃-26℃)goy/

Q放片uoowxr

解得t=2300s

答：消毒柜石英加热管需要正常工作时间为2300so

8.(1)解：当开关Si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+&=50Q+200Q=250Q

U220V

由欧姆定律可得，电路中的电流为/=,==X=S88A

A,AZDUL2

答：当开关S1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R2的简单电路，由P=2-可得，电路

R

2

的总功率为琉温档=丁U=*(2W20=V『242W

i\0ZUUL2

答：中温档正常工作时，电路的总功率为242W：

(3)解：水加热吸收的热量为Q吸=c/na7o)=4.2xl()3j/(kgJC)xlkgx(l()()℃-2O℃)=3.36xlO5J

根据「半可得’消耗的电能为W==笔普=4.2XQJ

5

由尸=一W可得，需要加热的时间为/=W%=42x101=420s

tP'1000W

答：需要加热的时间为420s。

9.(1)解：当开关S接左面时，电路中电阻Ri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Ri、R2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Ri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=H00W；

U2U2（220V）2

由P=J_可得，R的阻值：R产二--Ji=44C；

RP}1100W

当开关S与右侧接触时，电路中Ri与R2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44W,

医=理

通过加热管的电流1=5V44Q=1A；

u220V

此时电路的总电阻R=t=-------=220C；

I1A

R2=R-Ri=220Q-44Q=176Q；

(3)解：水的质量为：m=pV=1.0x103kg/m3x1x103m3=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=ll00Wx7x60s=4.62x105J；

3,234><l()J

这台饮水机的热效率：n=-^x100%=x100%=70%

W4.62X105J

(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=/&=0.24Ax15。=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—=10C

I0.24A

(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)2

Q=W=——1=^~<-x5x60s=720J

旦15c

11.(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)

Rp2200W

=24200

(2)解：牛奶从20℃加热到40℃吸收的热量：Q=cm(t-to)=4.0xl03J/(kg-℃)x0.4kgx(40℃

-20℃)=3.2xl()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=220Wx200s=4400(“，则

暖奶器在加过程中的热效率：7=—x100%=」'100%®72.7%。

W'4j40”00J,

12.(1)解：根据P=UI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：满箱水中水的体积：

V=30L=30dm3=0.03m3,

由P="可知，水的质量：

m=pV=1.Ox103kg/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()6j

W

(4)解：由P=—可得，加热状态下，热水器正常工作35min需消耗电能:

t

,6

W=Ptl*t=2000Wx35x60s=4.2xl0J,

热水器的加热效率：

『tX100%=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=100VxIAx60s=6xIQ^J

玻璃吸收的热量Q吸=cm」=0.8xl()3//(Zg,C)xO.5&gxO.6c=2.4xl()3j

除霜时电路的加热效率〃=区=2.4x10》=40%

W6X103J

2

14.(1)解：闭合，为“低温”档，Ri单独接入电