北师大版初中九年级物理专项素养巩固训练卷(八)多挡位家用电器有关计算课件

多挡位家用电器有关计算专项素养综合全练(八)1.(2023辽宁营口中考,28,★★☆)某款带保温功能的电水壶,其简化电路图如图

所示。S为总开关,S1为自动控制开关,R1和R2为阻值不变的发热电阻,R2=840Ω,

加热功率为1210W。电水壶将质量1kg、初温20℃的水烧开,加热效率为8

4%。[c水=4.2×103J/(kg·℃),标准大气压]。求:(1)水吸收的热量;(2)把水烧开需要多长时间(结果保留整数);(3)电水壶的保温功率。

解析

(1)水吸收的热量:Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.

36×105J。(2)把水烧开需要放出的总热量:Q总=

=

=4×105J;由电路图可知,开关S、S1闭合时,电路为R1的简单电路,此时电路的总电阻最小,总功率最

大,处于加热状态,加热功率为1210W,由公式W=Pt可得,把水烧开需要的时间:t=

=

=

≈331s。(3)由P=

可知,加热状态下R1的阻值:R1=

=

=40Ω;由电路图可知,开关S闭合、S1断开时,R1与R2串联,总电阻R总=R1+R2=40Ω+840Ω=880Ω;此时电路中的总电阻最大,总功率最小,处于保温状态,则电

水壶的保温功率:P'=

=

=55W。2.(2023山东东营中考,24,★★☆)小明家购置了一款多功

能电暖器。如图甲所示,其内装有4kg导热油,转动旋钮可实现高、中、低不同

挡位之间的切换。图乙是其内部电路原理图,其中四个发热电阻阻值相同。

(1)电暖器低温挡工作时,开关应处于

(选填“1”“2”或“3”)

位置。中考开放性设问1

(2)已知中温挡额定功率为1000W,求电阻R的阻值和高温挡的额定功率。(3)使用高温挡正常工作5min,导热油温度由15℃升高到75℃。若消耗的电能

有84%被导热油吸收,求导热油的比热容。(4)根据所学的电学知识,请你提出一条安全使用电暖器的建议。答案

(1)1

(2)48.4Ω

2000W

(3)2.1×103J/(kg·℃)

(4)为了用电安全,电暖

器使用时应该接地保护。解析

(1)由题图乙可知,当开关处于1时,两个发热电阻串联,根据串联电路的电

阻特点可知,此时电路中的总电阻最大,由P=

可知,电路中的总功率最小,电暖器处于低温挡;当开关处于3时,两个发热电阻并联,根据并联电路的电阻特点可

知,此时电路中的总电阻最小,总功率最大,电暖器处于高温挡;当开关处于2时,只

有一个发热电阻工作,电暖器处于中温挡。(2)根据题意可知,电暖器中温挡功率

P中=1000W,由P=

可知,R的阻值:R=

=

=48.4Ω;电暖器处于高温挡时,电路中的总电阻:R并=

=

=

=24.2Ω,高温挡的额定功率:P高=

=

=2000W。(3)由P=

可知,高温挡工作5min消耗的电能:W=P高t=2000W×5×60s=6×105J,由η=

可知,导热油吸收的热量:Q吸=ηW=84%×6×105J=5.04×105J,由Q吸=cm(t-t0)可知,导热油的比热容:c=

=

=2.1×103

J/(kg·℃)。(4)为了用电安全,电暖器使用时应该接地保护。3.(2023湖南岳阳中考,23,★★★)小明同学设计了一款自动控温烧水壶,其电路

原理如图甲所示。S1为温控开关,当温度低于98℃时自动闭合,当温度达到100

℃时自动断开。电源电压恒为220V,S为总开关。R为水壶的电热丝,其阻值是4

4Ω。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]

(1)求R工作时的电流。(2)求R工作时的电功率。(3)某次烧水过程中,壶的加热效率恒为75%,水的初温为20℃,质量视为不变。从开关S闭合到温控开关S1第一次断开,水吸收的热量为2.64×105J,S1每次断开的

时间均为48s。将S1第一次断开时作为计时起点,作出此后水的温度-时间图像

如图乙。求S1第一次断开后220s内电路消耗的总电能。解析

(1)R工作时的电流:I=

=

=5A;(2)R工作时的电功率:P=UI=220V×5A=1100W;(3)由Q吸=cm(t-t0)可知,水的质量:m=

=

=

kg,则水从98℃升高到100℃所吸收的热量:Q吸'=cm(t-t1)=4.2×103J/(kg·℃)×

kg×(100℃-98℃)=6600J,由η=

可知,水从98℃升高到100℃所消耗的电能:W=

=

=8800J,由P=

可知,水从98℃升高到100℃所用的时间:t'=

=

=8s;所以S1第一次断开时作为计时起点,到S1第二次断开需要的时间为48s+8s=56s,则S1第一次断开后220s内,断开时间

为4×48s=192s,加热时间为t″=220s-192s=28s,S1第一次断开后220s内电路消

耗的总电能:W总=Pt″=1100W×28s=30800J。4.(2023辽宁锦州中考,22,★★★)小明家一款新型

电烤箱铭牌上的部分参数如图甲所示,其简化电路如图乙所示,R1、R2均为电热

丝(阻值不随温度变化)。求:

××牌电烤箱额定电压:220V额定加热功率:1210W额定保温功率:110W

学科物理学与日常生活甲(1)该电烤箱在额定保温功率下工作时的电流。(2)电热丝R2的阻值。(3)傍晚用电高峰期,小明想测量电烤箱在工作时的实际电压,于是他断开了家中

其他用电器,仅让电烤箱在加热状态下工作,1min内如图丙所示的电能表转盘转

了50r,则电烤箱两端的实际电压是多少。

解析

(1)由P=UI可得,该电烤箱在额定保温功率下工作时的电流:I保温=

=

=0.5A。(2)当S闭合,S1接右边接线柱b时,R1单独工作,电路中电阻较大,电源电压一定,由P=

可知,此时电功率较小,电路处于保温挡位;当S闭合、S1接左边接线柱a时,电阻R1和R2并联,电路中电阻较小,电源电压一定,由P=

可知,此时电功率较大,处于加热挡位,此时R1的电功率:P1=P保温=110W,R2的电功率:P2=

P加热-P1=1210W-110W=1100W,由P=

可得R2=

=

=44Ω。(3)S闭合、S1接左边接线柱a时,电阻R1和R2并联,处于加热挡位,P加热=1210W,由P=

可得R并=

=

=40Ω;电能表上“3000r/(kW·h)”表示电路中用电器每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转3000r,电能表转盘转了50r,电烤箱消耗的

电能:W=

kW·h=