2024年中考物理大一轮复习：真题解析10 电热的综合计算da

回归教材重难点10电热的综合计算电热的综合计算是第十八章第四节焦耳定律的重点内容，通过对电热的综合计算的讲解，要求考生理解电流的热效应和焦耳定律；能够利用焦耳定律公式进行电热的计算；能够结合电功率和热效率进行综合计算。通过对该知识点的学习能提升学生理论结合实际的能力。本考点是中考五星高频考点，难度中等，在全国各地中考试卷中多次考查，主要考查题型为计算题。1.焦耳定律（1）电流的热效应：电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。（2）焦耳定律：电流通过导体产生的热量，与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。（3）焦耳定律公式：Q=I2Rt。式中单位Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒。（4）当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热量(电热)，则有W=Q，可用电功公式来计算Q，如电热器、纯电阻就是这样的。2.热效率（1）常考利用电能来给水加热，在加热过程中能量转化存在效率问题（2）通常电能用W=Pt计算，水吸收的热量用Q吸=cm△t=cm(t-t0)，电能是总能量，水吸收的热量是有用的那部分能量则热效率为3.关于用电器档位问题（1）由于电路的变化导致电阻发生变化，不同电路总功率不同，即档位不同（2）求不同档位电功率，因为不同电路电源电压是相等的，一般根据P=U（3）根据P=U一、计算题1．（2022·四川遂宁·统考中考真题）小明给家中喂养热带鱼的鱼缸设计了一个加热装置（如图甲），该装置电路如图乙所示：L为照明装饰小彩灯（标有“6V

3W”），为总开关，为温控开关（温度低于20℃自动接通，温度升高到24℃时自动断开），R是阻值为的电热丝。某次换水后，鱼缸内有10kg初温为19℃的水，闭合开关，L正常发光，R开始发热。请你用所学知识与小明一起解决下列问题[]：（1）电源电压是多少？（2）R开始发热到停止工作水吸收了多少热量？（3）R开始发热到停止工作的时间是多少秒？（不考虑热量损失，电热丝产生热量均被水吸收。）【答案】（1）；（2）；（3）【详解】解：（1）由题意可知，当闭合、时，此时照明装饰小彩灯L正常发光，所以照明装饰小彩灯L两端实际电压等于它的额定电压，然后根据并联电路的电压规律可知，电源电压与照明装饰小彩灯L的实际电压相等，即（2）由题意可知，水吸收的热量为（3）因为不考虑热量损失，电热丝产生热量均被水吸收，所以可得电热丝R开始发热到停止，放出的热量为因为该电路是纯电阻电路，所以可以使用焦耳定律的变形公式可得，R开始发热到停止工作的时间是答：（1）电源电压是6V。（2）R开始发热到停止工作水吸收了的热量。（3）R开始发热到停止工作的时间是秒。2．（2022·重庆·中考真题）如图所示，是小钧为宠物小屋设计的既可发热供暖、也可照明的电路，电源电压恒定。R1为电热丝，白炽灯泡L标有“12V18W”字样（R1和L电阻均恒定不变），滑动变阻器R的最大阻值为40Ω。当只闭合开关S和S2，将滑片P移到最右端时，灯泡正常发光。当所有开关都闭合，P位于最右端时，电路中的总电流为2.1A。求：（1）电源电压；（2）当只闭合开关S和S2，滑片P位于最左端时，通过灯泡的电流；（3）当只闭合开关S和S1，移动滑片P，电热丝R1工作1min产生的最大热量。【答案】（1）12V；（2）0.25A；（3）432J【详解】解：（1）当只闭合开关S和S2，将滑片P移到最右端时，只有灯泡的简单电路，灯泡正常发光，此时灯泡两端的电压是12V，电源电压是12V。（2）灯泡的电阻当只闭合开关S和S2，滑片P位于最左端时，变阻器连入电路的电阻最大，变阻器和灯泡串联，通过灯泡的电流（3）当所有开关都闭合，P位于最右端时，灯泡和电阻R1并联，此时通过灯泡的电流由并联电路电流的规律可知通过电阻R1的电流电阻R1的阻值当只闭合开关S和S1，电阻R1和变阻器R串联，要使电阻丝R1在1min产生的热量最大，则应使电路中的电流最大，即将P滑至最右端，此时整个电路只有R1。故电阻丝R1在1min产生的热量最大为答：（1）电源电压是12V；（2）当只闭合开关S和S2，滑片P位于最左端时，通过灯泡的电流是0.25A；（3）当只闭合开关S和S1，移动滑片P，电热丝R1工作1min产生的最大热量是432J。3．（2021·辽宁鞍山·统考中考真题）某品牌电饭煲有加热和保温两个挡位，其简化电路如图所示，其中和均为发热电阻，额定电压为220V，该电饭煲的保温功率为120W。接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，开始加热；当锅内温度达到一定温度时，开关S自动与a、b断开，并与触点c接触，使电饭煲处于保温状态。若将一锅质量为3kg、初温为40℃的粥加热至100℃，需要加热15min，消耗0.25kW·h的电能。求：[粥的比热容]（1）保温状态下，通过的电流是多少？（结果保留两位小数）（2）的电阻是多少？（3）在此次加热过程中粥吸收了多少热量？该电饭煲在加热过程中的效率是多少？【答案】（1）0.55A；（2）56Ω；（3）7.2×105J；80%【详解】（1）由图知道，该电饭煲的保温时，为R2的简单电路，由于额定电压为220V，该电饭煲的保温功率为120W，由知道，此时通过的电流是由知道，R2的电阻（2）开关S与触点a、b接通时，R1与R2并联，由于加热15min，消耗0.25kW·h的电能，由知道，干路电流是由知道，电路总电阻由知道，解得。（3）由知道，此次加热过程中粥吸收的热量由知道，该电饭煲在加热过程中的效率是答：（1）保温状态下，通过的电流是0.55A；（2）的电阻是56Ω；（3）在此次加热过程中粥吸收的热量是7.2×105J；该电饭煲在加热过程中的效率是80%。4．（2021·辽宁大连·统考中考真题）如图是某家用电炖锅的简化电路图。电源电压为，和均为加热电阻。当开关接1时为加热状态，功率为；开关接2时为保温状态，功率为。试求：（1）电炖锅保温状态下电路中的电流是多少？（2）电阻的阻值是多少？（3）电炖锅保温状态下工作，电阻产生热量是多少？【答案】（1）1A；（2）55Ω；（3）9.9×104J【详解】解：（1）由得，电炖锅保温状态下电路中的电流是（2）当开关接1时为加热状态，此时电路中只有电阻工作，电阻的阻值是（3）开关接2时为保温状态，此时电阻与电阻串联。由欧姆定律得，电路总电阻电阻阻值电炖锅保温状态下工作，电阻产生热量是答：（1）电炖锅保温状态下电路中的电流是多1A；（2）电阻的阻值是55Ω；（3）电炖锅保温状态下工作，电阻产生热量是9.9×104J。5．（2021·湖南张家界·统考中考真题）百善孝为先，我们可以从点点滴滴的小事做起。佳佳将自己的压岁钱省下来给奶奶买了一款足浴盆。这款足浴盆工作时的简化电路如图，它有加热功能和按摩功能。电动机线圈电阻为4Ω，加热电阻正常工作时电功率为1kW，电源电压220V稳定不变。（1）启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为0.1A，按摩20min，电动机线圈产生的热量是多少？（2）加热电阻正常工作时的电阻是多少？（3）在足浴盆中加入体积为4L、初温为20℃的水升高至40℃，水吸收的热量为多少？若加热时间为420s，它的电加热效率为多少？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]【答案】（1）；（2）；（3），80%【详解】解（1）电动机线圈产生的热量是（2）加热电阻正常工作时的电阻是（3）水吸收的热量为电加热效率为答：（1）电动机线圈产生的热量是；（2）加热电阻正常工作时的电阻是；（3）水吸收的热量为，电加热效率为80%。6．（2023·辽宁大连·统考模拟预测）如图是某实验小组设计的两挡位电加热器的简化电路图。R1、R2均是发热电阻，R2阻值是16Ω，电源电压为12V。开关S1、S2都闭合时是高温挡，高温挡的电功率为18W；开关S1闭合，S2断开时是低温挡。试求：（1）高温挡时，电路中的电流为多少？（2）电阻R1的阻值为多少？（3）电热器低温挡工作5min产生的热量为多少？【答案】（1）1.5A；（2）8Ω；（3）1800J【详解】解：（1）（2）开关S1、S2都闭合时是高温挡，此时电路是只有R1的简单电路，由P=UI可知电路中电流为电阻R1的阻值为（3）由题可知，开关S1闭合，S2断开时是低温挡，电热器低温挡工作5min产生的热量为答：（1）高温挡时，电路中的电流为1.5A；（2）电阻R1的阻值为8Ω；（3）电热器低温挡工作5min产生的热量为1800J。7．（2023·重庆·校联考模拟预测）打造成渝地区双城经济圈，新建智慧公园中的智能座椅有供暖、提供5G等功能，如图甲所示。其中供暖部分主要由坐垫和靠背组成，其发热电路如图乙所示，供电电压恒为30V。坐垫内的电热丝R1、R2、R3的阻值分别为5Ω、20Ω、10Ω，靠背内的电热丝R4的阻值为40Ω。闭合开关S1，调节开关S2，可使坐垫分别处于“低暖”“中暖”“高暖”三挡。求：（1）开关S2接c时，电路中的电流；（2）10秒内智能座椅能够产生的最大电热；（3）调节开关S2，坐垫在“高暖”挡时消耗的功率。【答案】（1）0.6A；（2）200J；（3）5W【详解】解：（1）开关S2接c时，电热丝R4和R3串联，此时电路中的电流（2）开关S2接a时，电热丝R4和R1串联，电路的总电阻减小，由可知此时智能座椅的电功率最大，10秒内智能座椅能够产生的最大电热（3）由题，闭合开关S1，调节开关S2，可使坐垫分别处于“低暖”“中暖”“高暖”三挡。设P1、P2、P3分别为开关S2接a、b、c时坐垫的电功率，则有有P2＞P3＞P1，故坐垫的暖挡是开关S2接b时，此时坐垫的最大电功率为答：（1）开关S2接c时，电路中的电流是0.6A；（2）10秒内智能座椅能够产生的最大电热是200J；（3）调节开关S2，坐垫在“高暖”挡时消耗的功率是5W。8．（2023·安徽·校联考模拟预测）养生壶是一种用于养生保健的可以烹饮的容器，其类似于电热水壶。如图是某款养生壶加热部分电路原理图。已知电源电压为220V保持不变，加热电阻丝R1、R2的阻值均为88Ω。通过调节开关S1、S2可以实现低温、中温、高温三档的切换。（1）通过分析推理判断：当开关S1、S2分别位于什么状态，养生壶处于中温档；（2）当养生壶处于低温档工作时，通电2min该养生壶消耗的电能为多少焦耳？（3）请计算出该养生壶处于低温、中温、高温三档工作时的电功率大小之比。【答案】（1）开关S1闭合，S2拨到A，养生壶处于中温档；（2）；（3）【详解】解：（1）当S1闭合，S2拨到B时，R1、R2并联；当S1断开，S2拨到A时，R1、R2串联；当S1闭合，S2拨到A时，电阻R1单独接入电路。根据公式可知：电功率越大，单位时间内产生的热量越多，温度越高。由于并联电路的总电阻小于各支路的电阻，串联电路中的总电阻大于各串联导体的电阻，因此，当R1、R2并联时，电路中的电阻最小，电功率最大，养生壶为高温挡；当R1、R2串联时，电路中的电阻最大，电功率最小，养生壶为低温挡；当电阻R1单独接入电路时，养生壶处于中温挡。因此当开关S1闭合，S2拨到A时，养生壶处于中温挡。（2）当养生壶低温档时，S1断开，S2拨到A，电阻R1、R2串联，此时2min内养生壶消耗的电能（3）当S1断开，S2拨到A时，R1、R2串联，养生壶处于低温档，此时功率当S1闭合，S2拨到A时，电阻R1单独接入电路，养生壶处于中温档，此时功率当S1闭合，S2拨到B时，R1、R2并联，养生壶处于高温档，并联的总电阻此时功率则该养生壶低温、中温、高温三档的电功率大小之比为P低∶P中∶P高=275W∶550W∶1100W=1∶2∶4答：（1）当开关S1闭合，S2拨到A时，养生壶处于中温挡；（2）当养生壶处于低温档工作时，通电2min该养生壶消耗的电能为；（3）该养生壶处于低温、中温、高温三档工作时的电功率大小之比是。9．（2023·河南新乡·校联考模拟预测）如图是某家用电热水器的简化电路图，温控开关S2可根据水温自动切换“加热”和“保温”两种状态，R1、R2是发热电阻，热水器主要参数如下表。[c水=4.2×103J/（kg•℃），ρ水=1.0×103kg/m3]额定电压加热功率保温功率容积220V1100W220W5L（1）当开关S1闭合，S2___________时，热水器进入保温状态。在额定电压下，通过保险丝中的电流为___________A。（2）由题中的数据可知发热电阻R1和R2的阻值之比是：___________。（3）水箱中装满初温为15℃的水，加热了7min，温度升高到35℃，水吸收了多少热量___________？若电热水器放出的热量全部被水吸收，则电热水器实际加热功率是多大___________？（4）小明通过计算，发现实际加热功率和标定的加热功率不相等，他认为可能是当时的电压低于额定电压，但经过测量发现电压就是220V，则该电热水器的加热效率是多少___________？【答案】断开14：14.2×105J1000W90.9%【详解】（1）由电路图可知，当开关S1、S2闭合时，R1、R2并联，电路的总电阻最小，根据可知，电路消耗的功率最大，热水器进入加热状态；当开关S1闭合，S2断开时，电路为R1的简单电路，电路消耗的功率较小，热水器进入保温状态；在额定电压下，通过保险丝中的电流为（2）根据并联电路电功率的特点知，加热状态下，R2的电功率为P2=P加热﹣P保温=1100W﹣220W=880W发热电阻R1和R2的阻值之比是（3）由密度公式知水的质量为m=ρ水V=1.0×103kg/m3×5×10﹣3m3=5kg水吸收的热量为Q吸=c水m（t﹣t0)=4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（35℃﹣15℃)=4.2×105J若电热器放出的热量全部被水吸收，则实际加热功率是（4）由可得加热状态下，热水器正常工作15min需消耗电能W′=P加热t=1100W×7×60s=4.62×105J加热效率为答：（1）当开关S1闭合，S2断开时，热水器进入保温状态。在额定电压下，通过保险丝中的电流为1A；（2）由题中的数据可知发热电阻R1和R2的阻值之比是4：1；（3）水箱中装满初温为15℃的水，加热了7min，温度升高到35℃，水吸收的热量为4.2×105J；若电热器放出的热量全部被水吸收，则实际加热功率是1000W；（4）该电热器的加热效率是90.9%。10．（2023·江苏宿迁·校考模拟预测）小亮家新买了一辆汽车，车上的座椅垫具有电加热功能，如图甲所示。通过观察和研究，他了解到该座椅垫有“高温”、“低温”和“关”三个挡位，“高温”挡功率为36W，“低温”挡功率为18W。该座椅垫加热部分的电路简图如图乙所示，电源电压为24V，S为挡位切换开关。R1和R2为电热丝。通过计算回答：（1）当座椅垫处于“低温”挡加热时，电热丝R2的阻值是多少欧？（2）当座椅垫处于“低温”挡加热时，电热丝R2的电功率是多少？（3）当座椅垫处于“低温”挡加热时，座椅垫工作5分钟R1产生的热量是多少焦？【答案】（1）16Ω；（2）9W；（3）2700J【详解】解：（1）根据图乙可知，低温时R1、R2串联，高温时只有电阻R1工作，根据知电热丝R1的电阻为电热丝R1、R2串联的总电阻为由串联电路电阻的规律知电热丝R2的阻值为R2=R﹣R1=32Ω﹣16Ω=16Ω（2）根据公式P=UI知座椅垫处于“低温”挡加热时的电流为电热丝R2的电功率为P2=I2R2=(0.75A)2×16Ω=9W（3）当座椅垫处于“低温”挡加热时，座椅垫工作5分钟R1产生的热量为Q1=I2R1t=(0.75A)2×16Ω×5×60s=2700J答：（1）当座椅垫处于“低温”挡加热时，电热丝R2的阻值是16Ω；（2）当座椅垫处于“低温”挡加热时，电热丝R2的电功率是9W；（3）当座椅垫处于“低温”挡加热时，座椅垫工作5分钟R1产生的热量是2700J。11．（2023·陕西咸阳·统考一模）如图甲为某款双控温多功能家用涮烤两用分体电火锅。该锅可实现汤锅、烧烤同时进行，也可以分开控制。其部分简化电路图如图乙：开关S1控制对中央区域汤锅进行加热的电路，R1、R2均为加热电阻，R2与温控开关并联，可以实现汤锅的保温和加热功能；两烧烤盘区域S左、S右可分别控制左右两盘的加热电阻R左、R右。该涮烤锅部分参数如表所示。求：额定电压额定功率220V汤锅烧烤盘加热保温左盘右盘1100W800W400W（1）汤锅加热状态正常工作时，R1的电阻为多少？（2）若R2的电阻为56Ω，则该汤锅保温挡的额定保温功率为多少？（3）在一次野外烧烤中通过很长的导线从一电压为220V的农家将电源引到烧烤点，发现烤肉速度比较慢。经分析因为距离远，导线有一定电阻（但远小于加热电阻阻值），所以导线会消耗一些电能；当只让烧烤盘右盘工作时，测得右盘的实际功率只有324W，求此时导线上消耗的电功率。【答案】（1）44Ω；（2）484W；（3）36W【详解】解：（1）由图乙可知，温控开关闭合，汤锅电路中只有R1工作；当温控开关断开时，汤锅电路中R1、R2串联，因串联电路中的总电阻大于任一分电阻，所以由可知，汤锅电路中只有R1工作时，电阻最小，电功率最大，汤锅为加热状态；R1、R2串联时，电路中的电阻最大，电功率最小，汤锅为保温状态；由可知，R1的电阻（2）由串联电路的电阻特点可知，保温挡时汤锅电路的总电阻R=R1+R2=44Ω+56Ω=100Ω该汤锅保温挡时的额定保温功率（3）由可知，R右的电阻由题意可知，导线的电阻与R右串联，此时右盘的实际电压由串联电路的电压特点可知，导线两端的电压U线=U﹣U实=220V﹣198V=22V根据串联电路的电流特点和P=UI知则答：（1）汤锅加热状态正常工作时，R1的电阻为44Ω；（2）若R2的电阻为56Ω，则该汤锅保温挡时的额定保温功率为484W；（3）此时导线上消耗的电功率是36W。12．（2023·江苏扬州·校联考一模）简易电吹风简化电路如图所示，其主要技术参数如表，在家庭电路中使用：额定电压220V额定功率热风时：990W冷风时：110W（1）若电动机线圈电阻R1为10Ω，当吹冷风时40s内电流通过电动机产生的热量是多少？（2）当吹热风时，电热丝R2的电功率是多少？（3）电热丝R2的电阻值是多少？【答案】（1）10