2023年中考九年级物理计算题专项训练：电功和热量

2023年中考九年级物理计算题专项训练：电功和热量

一、计算题

1.下表为某品牌电热器的铭牌，其内部电路如图所示，&和R2均为电热丝，S|是温度自动控制开

关。闭合开关S,求：

额定电压220V

低温档220W

额定功率

高温档880W

(2)高温档工作lOmin,R2消耗的电能;

(3)若只将高温档功率提升25%,请通过计算说明应更换哪一只电阻，更换后的阻值为多少？

2.为预防新型冠状病毒交叉感染，某医院将医疗器械置于消毒柜内，通过对水加热，达到设定压强

和工作温度，产生高压饱和蒸汽，从而对医疗器械进行消毒处理。某型号的全自动高压消毒柜部分

参数如下表，某次消毒，将满箱温度是20℃的水加热到工作温度，需正常工作50min。［c水

=4.2x103J/((kg-℃),p*=1.0xl03kg/m3］求：

电源AC220V50Hz

额定功率20kW

水箱容积120L

工作温度120℃

额定压强0.21MPa

(1)消毒一次，水箱中的水吸收的热量是多少？

(2)消毒一次，消毒柜消耗的电能是多少？

(3)该消毒柜的电加热效率是多少？

3.当某电动机两端的电压为12V时，通过电动机线圈的电流为3A,已知电动机线圈的电阻为04c

(保持不变)，通电2min,问：

(1)电流通过电动机所做的功为多少？

(2)电流通过电动机的线圈产生的热量为多少？

(3)该电动机的机械效率是多少？

4.某电热饮水机，它有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关So自动控制)，从它的说明书上

收集到如表数据及如图所示的简化电路原理图.

热水箱容量2L

额定电压220V

加热时的功率400W

保温时的功率44W

(1)请分析说明温控开关So断开时，饮水机的状态.

(2)求电阻Ri的阻值.

(3)晚上，由于是用电高峰期，该电热饮水机的实验工作电压只有200V,若它的电阻不变，加

热效率为80%,则将一满热水箱的水从20℃加热到80℃需要多长时间？[CA=4.2xl()3j/(kgJC),p木

=1.0xl03kg/m3,结果保留一位小数].

5.如图所示，电源电压恒定不变，小灯泡L标有“3V1.5W”字样，当开关Si、S2闭合，滑片P置于

b端时，小灯泡正常发光，此时电流表的示数为0.8A。求：

(1)电源的电压U；

(2)滑动变阻器的最大阻值Ri；

(3)当开关Si闭合、S2断开，滑片P置于a端时，电流表的示数为0.1A,求此时R2的电功率。

6.下表是某款两挡位电火锅的有关参数，图甲是其简化电路图，Ri和R?为阻值不变的电热丝，单

刀双掷开关S可接1或2,实现不同挡位的变换。

额定电压U/V电火锅挡位额定功率p/w

低温250

220

高温880

(1)求Ri电热丝的阻值;

(2)电火锅正常工作时，用低温挡将2kg的水从60c加热到70℃,求此过程中水吸收的热量［c

水=4.2xl03j/(kg.℃)］；

(3)电火锅正常工作时;分别用低温挡和高温挡将质量2kg的水加热，绘制的水温随时间变化的

图象如乙图所示。请通过计算比较使用高温挡还是低温挡更节能。

7.一电饭锅的加热功率是IkW,在一标准大气压下，给2.5L、20C水加热，用了16min把水烧开，

已知水的比热容是4.2X103J/(kg「C),水的密度是1.0xl03kg/m3,求:

(1)这个电饭锅消耗的电能是多少？

(2)电饭锅在这次烧水时的效率是多少？

(3)这些电能相当于完全燃烧多少天然气？(天然气热值是4xl07j/m3)

8.图甲是某款家用蒸蛋器，图乙是其简化原理图，&和a是供热电阻丝，刈=1100，蒸蛋器的加

热功率为500勿，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，通过电阻心的电流(保留两位小数)；

(2)蒸蛋过程中水吸收多少热量【c水=4.2X1037/(^-℃)］?

(3)蒸蛋过程中烧水效率为8()%,蒸熟鸡蛋共用多长时间？

9.自动饮水机己经普遍用于车站、学校等公共场所，它的简化电路图如图所示，电热丝电阻分别为

Ri、R2,请根据下表中说明书提供的信息计算(水的密度p水=lxlO3kg/m3)

饮水机参数

热水温度>90℃

热胆容积2L

额定功率1000W

保温功率40W

额定电压220V

频率50Hz

(1)如果饮水机处在“加热”状态正常工作时，电热丝所产生的热量有80%被水吸收，饮水机的热

胆装满水，水温由2()℃加热到9()℃,需用多长时间？

(2)开关Si断开时，饮水机处于什么状态

(3)电阻丝Ri和R2的阻值分别是多少？

10.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，Ri>R?是发热电阻丝.

型号：YSJ-66

额定电压220V

加热功率1100W

保温功率44W

水箱容积5L

频率50Hz

(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4.2X103J/(kg「C),求：水需要吸收的热量是多少？烧开这些水

消耗了多少电能？

(2)当饮水机处于保温状态时，氐的电阻值是多大？

S2

RiR2

S1

o220Vo1I

11.一电热水器的技术参数如下表，该电热水器储满20℃的水，把水加热至设定温度需要70min。

求:

额定电压额定功率储水量设定温度

220V1500W60kg40℃

(1)水吸收的热量；

(2)电热丝放出的热量;

(3)电热水器的效率。

12.小丽家新买了一台电热水器，下表是该热水器的一些技术参数.现将水箱中装满水，通电后正

常工作40min,水温从25℃上升到45℃,在此过程中，［已知水的比热容为4.2X1(W/(kg.。。)］求：

型号FED—H50额定电压220V

最大水量50kg额定功率2000W

(1)热水器中电热丝在正常工作时的电阻值：

(2)水吸收的热量：

(3)在额定电压下，要放出这些热量，电热水壶工作的时间.

13.电磁炉是新一代智能灶具，它以安全、卫生、高效和节能著称，在一个标准大气压下，一只

1500W的电磁炉正常工作时,将1kg20c的水加热到刚沸腾需要4min.c*=4.2xlO3J/(kg・C).

(1)此过程中水吸收多少热量？

(2)此过程中电流做功多少J?

(3)在上述给水加热的过程中电磁炉的效率约为多大？

14.爱好科学的小明同学找来了一种电热饮水机.如图：甲是饮水机的简化示意图，S是温控开关，

当S、Si都闭合时为加热状态，S断开、Si闭合为保温状态.图乙是饮水机的铭牌参数.请你帮他求

出：

①初温为20℃的一满箱水，用此饮水机将水加热到90℃需要吸收的热量是多少？[C，K=4.2X103J/

(kg「C)]

②电阻丝R2的阻值多大？

③在正常加热状态工作下，加热5min需要消耗的电能是多少J?

15.如图所示，烧瓶中装有0.4kg煤油，电阻丝的阻值为10C,闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，

当电流表的示数为2A时通电7min,煤油的温度由20℃升高到30V,(c»=2.1xl03J/(kg.r))

(2)电阻丝加热煤油的效率。

16.如图是某电热锅内部简化电路图，电源电压恒为220V,Ri、R?是电热丝，氐的阻值为55C。开

关S、Si同时闭合时是高温挡，只闭合开关S时是低温挡，低温挡功率为440W。试求:

(1)低温挡工作时的电流是多少？

(2)R2的阻值是多少？

(3)高温挡工作5min,消耗的电能是多少？

答案解析部分

L【答案】(1)解：闭合开关S,断开开关，，根据p=^!,此时为低温档，闭合开关S和S”

R

此时为高温档，无论是低温档还是高温档，加在电阻Ri两端的电压相等，则通过Ri的电流为匕=

0低_2201V_LA

~U~~2207一

答：通过Ri的电流为1A；

(2)解：高温档时，Ri和R2并联，由于并联电路各支路独立工作，互不影响，则R2的功率为P尸P

舟-P假=88OW-22()W=66OW

高温档工作lOmin,R2消耗的电能为W=Pit=660Wx600s=3.96xl05j

答：高温档工作lOmin,R2消耗的电能为3.96xlO5j；

(3)解：由题意知，电阻Ri电阻不变，则Ri的功率不变为220W,只将高温档功率提升25%,提

升的功率为P2=(l+25%)P,；,1=1.25X880W=1100W

则替换的电阻R2的功率为PR2=P2-P低=1100W-220W=880W

则替换的电阻R2的电阻为^21小嚼窝=55。

答：若只将高温档功率提升25%,请通过计算说明应更换电阻R2,更换后的阻值为55C。

2.【答案】(1)解:水的质量为m=p水V水=1.0xl03kg/m3xl20xl0-3m3=i20kg

水吸收的热量为Q*c*m(t-to)=4.2x1(pj/(kg.℃)x120kgx(120℃-20℃)=5.04x107J

答:水箱中水吸收的热量是5.04xl07j.

(2)解：消耗的电能为W=Pt=20xl03Wx50x60s=6xl()7j

答：消毒一次，消毒柜消耗的电能是6X107J；

(3)解：效率为『期=504x1”=84%

TF6X10J

答：该消毒柜的电加热效率是84%。

3.【答案】(1)解：电流通过电动机所做的功：Wa=UIt=12Vx3Ax2x60s=4320J

答：电流通过电动机所做的功为4320J

(2)解：这台电动机2min内产生的热量：

Q=FRt=(3A)2X0.4QX2X60S=432J

答：电流通过电动机的线圈产生的热量为3888J

(3)解：电动机提供的机械能：Wlfl=Ws-Q=4320J-432J=3888J,

w

这台电动机的效率：n=瞽X1OO%=碧黑X100%=90%

VV尚T'DZ.UJ

答：该电动机的机械效率是90%

4.【答案】（1）解：电源两端电压始终不变，开关So断开时，只有R2接入电路，总电阻大于So闭合

时时，根据P2=/可知,

该该状态下属于保温状态。

K2

（2）解：P网=44W,P联=400W,因为电热饮水机处于加热时两电阻并联，、

根据P尸?可知

加热时并联P&=PM+PI，所以Pi=P&-P保温=360W,

K1

R1W34.4Q

U

（3）解：P加热=400W,所以加热时总电阻根据R加热息=p-=1210,所以当电压为200V时：

加热

2IJ22

根据P=号得：P后=<220.=330.6”，水的总质量m=pV=2kg,

则水吸收热量应为Q=cm2kt=4.2xl03j/（kg・C）x2kgx60℃=5.04xl05J，

需要消耗的能量w=.=6.3X105/

w

加热时间t=『仪1905.6s

实

5.【答案】（1）解：当开关，、S2闭合，滑片P置于b端时，电路为L和Ri的并联电路，小灯泡正

常发光，可知电源电压为3V。

答：电源的电压是3V；

（2）解：灯泡正常发光的电流是〃=萼=与%=0.54

LU3V

通过滑动变阻器的电流是a=/一九=0.8/1-0.5A=0.3A

滑动变阻器的最大阻值％=为=恶=10。

答：滑动变阻器的最大阻值是10Q

（3）解：当开关Si闭合、S2断开，滑片P置于a端时，电路为Ri和R2的串联电路，此时Ri两端

的电压Ui=//?!=0.1Ax100=IV

R?两端的电压U2=U-U1=3V-1V=2V

此时R2的电功率P2=U21'=2VxOAA=0.21V

答：当开关Si闭合、S2断开，滑片P置于a端时，R2的电功率是0.2W。

6.【答案】（1）解：当S接到2时，只有Ri在工作，电路的总电阻最小，由p=（可知电功率最

大，电路为高温挡，Ri的阻值R产圻=镯带-=55£1

高

答：Ri电热丝的阻值是55Q；

(2)解：水吸收的热量Q®=cmAt=4.2x103J/(kg-℃)x2kgx(70℃-60℃)=8.4x104]

答：此过程中水吸收的热量是8.4X104J；

(3)解：高温挡工作时消耗的电能W*,=P庙t.=880Wx2x60s=1.056xl()5j

低温挡工作时消耗的电能W优=P低t抵=250WX8X60S=1.2X105J

W»<W/

故高温挡更节能。

答：使用高温挡更节能。

7.【答案】(1)解：由P=素可得，这个电饭锅消耗的电能：

W=Pti=l()()()Wx16x60s=9.6xlO5J

答：这个电饭锅消耗的电能是9.6xl05j

(2)解：电饭锅内水的体积：

V=2.5L=2.5xlO_3m\

由p=个可得，电饭锅内水的质量：

m=pV=1.0xl03kg/m3x2.5x10-31,13=2.5kg,

1标准大气压下水的沸点是100C,则水吸收的热量：

Q“*=cm(t-to)=4.2xlO3J/(kg-℃)x2.5kgx(100℃-20℃)=8.4xlO5J,

则电饭锅在这次烧水时的效率：

n=xl00%=xl00%=87.5%

~W9.6x107

答：电饭锅在这次烧水时的效率是87.5%

(3)解：由题意可知，天然气完全燃烧释放的热量：

Q«=W=9.6xlO5J,

由Q«=Vq可得，完全燃烧的天然气体积：

V，=蹦=9吗。，=24xl0-2m3

q4x10j/m3

答：这些电能相当于完全燃烧2.4xl()-2m3的天然气

22

8.【答案】(1)解：加热时Ri的功率p=5=(马吧=440〃

11UJ2

保温时，%的功率=P-PX=500U/-440W/=60W

由P=UI得I=0=毁^a0.274

答：保温时，通过电阻7?2的电流是027A。

(2)解：水的体积V次=0.5L=0.5dm3=0.5x10-37n3

33-33

水的质量吗5t=p科水=1.0x10/c5/mx0.5x10m=0.5kg

水吸收的热量Q吸=c/n△t=4.2x103J/(kg-℃)x0.5kgx80℃=1.68x10sJ

答：蒸蛋过程中水吸收1.68x1。5/热量。

(3)解：蒸蛋过程消耗的电能皿=*=嚼*=2,1x105；

蒸熟鸡蛋所用时间t=叱=2W也

P500W8

答：蒸熟鸡蛋共用420s。

9【答案】解：(1)由p专得,热胆内水的质量:m=pV=1.0xl()3kg/m3x2xl03m3=2kg由题意得，

r)W=Q吸即r|Pt=cm(t2-ti)则t=cm^24.2*103〃(的.。0乂2的、(90。。-20。0=735s.(2)当开

"80%xl000lV

关断开时，两电阻串联，由P=UI=(得，此时总电阻较大，电功率较小，为保温状态；(3)当开关

闭合时，Ri被短路，此时处于加热状态，由P=UI=U得，R2=——=(22°评)=48.4。；Si断开

RP加热而丽

2U22

时;饮水机处于保温状态，两电阻串联，由P=UI与L得，Rs=------=(220V)=121OQ；则R尸R.a

RP侯；e40W

-R2=1210Q-48.4£2=1161.6£2.答：(1)水温由20℃加热到90℃,需用735s；(2)保温；(3)电阻

丝Ri和R2的阻值分别是：1161.6。、48.4Q.

10.【答案】解：

(1)水吸收的热量为：

Qwa=c，km木(t-to)=4.2x103J/(kg»℃)x0.4kgx(100℃-25℃)=1.26xlO5J；

由Q*，=nW可得，消耗的电能：

W,“=Q吸」.26X1()5J=L4X]()5J：

T]90%

(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

,,2

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=L可知，电阻越大，电路功率

P

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.

加热时R2=M(220V)2=440

P加热uoow

保温时R总丁Mm(220V)」=iiooc,

P保温曲w

则Ri=R&-R2=1100Q-44Q=1056Q.

答：(1)水需要吸收的热量是L26xl05j；烧开这些水消耗1.4X105J电能;

(2)Ri的电阻值是1056Q.

3

11.【答案】(1)解：水吸收的热量：Q^=cm(t-t0)=4.2x10J/(kg■℃)x60kgx(40-

20)℃=5.04x106J

(2)解：电热丝放出的热量：Q^=W=Pt=1500IVx70x60s=6.3x106J

(3)解：电热水器的效率："===5.04x1富=80%.

Q放6.3x107

22

12•【答案】(1)解：热水器中电热丝在正常工作时的电阻值为：R=《=(220V)=242。；

“P20001V

(2)水吸收的热量为：Q*cm(t-to)=4.2X103J/(kg-℃)x50kgx(45℃-25℃)=4.2x10”；

(3)解：由题意知，热水器消耗的电能W=Q圾=4.2xl()6j；

W4.2X106/_

热水器工作的时间为:=尸=飞丽'=21in0n0s。

13.【答案】(1)解:因为在标准大气压下，水的沸点为100℃,而c=4.2xl03j/(kg*℃),m=lkg,

△t=t-to=lOO℃-20℃=80℃,所以水吸收的热量为：Q®=cmAt=4.2xlO3J/(kg*℃)

xlkgx80℃=3.36xl05J.

答：此过程中水吸收的热量为3.36xl()5j.

(2)解:公式亚=出

W=Pt=1500wx4x60s=3.6x1057

答：此过程中电流做功3.6xl05j.

(3)〃=gX100%=3.36x1,/*100%=93.3%答：电磁炉的效率约为93.3%

w3.6x107

3

14.【答案】解：①水吸收的热量：Q«=cm(t-to)=4.2xlOJ/(kg-r)x2kgx(90℃-20℃)

„2

=5.88xl()5j;②S断开、Si闭合为保温状态.此时电路为R2的简单电路，已知PM=44W,由P=g