专题12家用电器类电学综合计算专题（原卷版）-决胜2021年中考物理压轴题全揭秘

专题12—家用电器类电学综合计算专题考点01：电热类电学综合计算：对于电热类家电如：电饭煲，电热水壶，饮水机等发热家电应注意电阻丝或发热电阻的串、并联情况的变化会对电热器的功率产生影响，即应注意“高”、“低”，“中”不同的档位时电路中的电流，电压的分配，及电阻的发热功率情况。另外应注意保温与正常发热情况下电路中不同的连结方式；一般来说电路中串联的电阻越多，电路中电流越小，此时的总功率越小通常此时为保温状态，而串联电路中连入电阻越少时，电路中总电流越大，此时电路中的总功率越大，此时通常为加热状态。【帮你归纳】对于多挡位电热器，判断电热器的挡位时，应根据P=U2/R，电源电压通常为220V，当多个电热丝串联时，电路中电阻最大，此时电路的总功率最小，此时通常为“低温挡”，或处于电热器的“保温状态”；当多个电热丝并联时，电路中的总电阻最小，电路中的总功率最大，所以此时通常电路为“高温挡”工作状态或处于“加热状态”，当只有一个电阻丝工作时，电路中的总功率即不是最大值也不是最小值，此时通常为“中温挡”工作状态。例1：（2020·四川南充）市面上的电热水壶大多具有加热和保温功能。下图是某电热水壶的电路简图，开关K接通后，开关S自动与触点a、b接通，热水壶开始烧水；当壶内水温达到100oC时，温控开关S自动与a、b断开，并立即与触点c接通，水壶进入保温状态。已知电源电压为220V，电阻R1=50Ω，这种水壶的加热功率P加热是保温功率P保温的5倍，水的比热容c=4.2x103J/(kg.oC)，R1、R2电阻不受温度影响。求：(1)将1kg初温为35oC的水加热到100oC需要吸收多少热量?(2)电阻R2的阻值。(3)在晚上用电高峰期将1kg初温为35oC的水加热到100oC需用时300s，若加热效率为91%，则晚上用电高峰期的实际电压为多少?【变式11】（2019湖北荆州中考）随州的冬季不像北方有集中供暖，所以本地居民常选用一些小型电暖器越冬。如图甲电暖器有“高温、中温、低温”三挡，铭牌见下表（“中温”挡功率空出），其电路原理如图乙，S是自我保护开关，当电暖器倾倒时S自动断开，切断电源保证安全。当S、S1闭合，S2断开时电暖器为“低温”挡。（R1＞R2）XX牌电暖器额定电压220V额定功率低温挡440W中温挡高温挡1600W频率50Hz求：（1）R1的阻值.（2）“中温”挡正常工作时电路中的电流.（3）若室内空气质量为50kg，用该电暖器的“高温”挡正常工作10min，放出热量的50%被室内空气吸收，那么可使室内气温升高多少。（假设空气的比热容为1.1×103J/（kg•℃）.例2：（2020·江苏泰州）如图是某型号电饭锅工作原理的简化电路图，电饭锅有两挡，分别是高温烧煮和低温焖饭。S1为挡位自动控制开关，R1和R2为电热丝，R1的阻值为80Ω，高温烧煮挡的功率为660W。求：(1)高温烧煮时干路中的电流；(2)电阻丝R2的阻值；(3)电饭锅低温焖饭0.5h消耗的电能是多少焦耳。【变式21】（2018宜昌中考）小红家的饮水机有加热和保温功能，其电路图如图2所示，S1为温控开关，额定电压为220V，加热功率为500W，保温功率为60W，R1、R2均为加热电阻丝（假设电阻不变）请解答下列问题：（1）电阻丝R1的阻值是多少.（2）某次小红家中只使用了饮水机，在加热状态下她观察到电能表上指示灯在5min内闪烁了54次，她家电能表上标有“1600imp/kw.h”的字样，此时饮水机的实际功率和实际电压是多少。考点02：电子设备及输电类电学综合计算：电子设备类是指如电子秤、电能表、电磁炉等电子仪器，此类计算题即要用到电学知识，又通常用到力学或热学知识，应将几种知识进行融合才能正确解题。在电能输电过程中，通常由于导线较长，因此导线的电阻通常不能忽略，在进行电学计算时，应考虑导线的分导及导线上的电能损耗。例1：（2020·河北）小明家在不远处施工，临时用导线将电水壶和电水龙头（打开几秒钟就能流出热水）接入家中电能表[3000r/（kW•h）]。如图所示。电水壶的规格为“220V1210W”，电水龙头的规格为“220V2420W”，当电路中单独使用电水壶烧水时，铝盘转动110r，用时120s。在电路中单独使用电水龙头洗漱时，用了180s。导线、电水壶和电水龙头的电阻不随温度变化。求：（1）电水壶和电水龙头的电阻。（2）导线的电阻。（3）在洗漱时，导线上产生的热量。【变式11】（2019重庆中考B卷）特高压技术可以减小输电过程中电能的损失。某发电站输送的电功率为1.1×105kw,，输电电压为1100kw，经变压器降至220V供家庭用户使用。小明家中有一个标有“220V、2200W的即热式水龙头，其电阻为R0，他发现冬天使用时水温较低，春秋两季水温较高，于是他增加两个相同的发热电阻R和两个指示灯（指示灯电阻不计）改装了电路，如图所示。开关S1可以同时与”a、b”相连或只与c相连使其有高温和低温两档。求：(1)通过特高压输电线的电流。改装前若水龙头的热效率为90%，正常加热1min提供的热量。（3）改装后，水龙头正常工作时高温挡与低温挡电功率之比为4:1,请计算出高温挡时的电功率。例2：（2021河北中考预测题）某课外小组制作了一个测量物体质量的电子秤，其原理如图1所示．它主要由四部分构成：托板和水平压力杠杆OBA，标有“10V5W”字样的指示灯L（灯的电阻保持不变），压力传感器R（电阻值会随所受压力大小变化的可变电阻），显示质量大小的仪表（实质是电流表）．已知电源电压为10V，OB=6cm，OA=30cm．压力传感器R的阻值与所受压力的关系如图2所示．若不计托板和杠杆组件的质量，不计摩擦．求：（1）指示灯L的电阻。（2）当压力传感器R的电阻为30Ω时，指示灯L的实际功率。（3）当电流表的示数为0.1A时，电子秤托板上物体的质量．考点03：电动机械类电学综合计算：对于电动机械类家电如，电动自行车，洗衣机等应注意电流做功及消耗的电能的计算必须首先选择正确的公式及单位的统一，且在求电动机的效率时要正确确定W有及W额，一般来说消耗的电能总量为W总。【帮你归纳】对于电动机械在工作过程中，通常将电能转化为机械能和内能，因此通常要计算机械的有用功和总功及电动机械的效率，此时W有=FS，W总=W电=UIt=Pt，电动机效率：η＝eq\f(W牵,W电)×100%＝eq\f(Fs,Pt)×100%(电能转化为机械能)。【易错警示】在计算线圈型电动机械时，电能通常转化成内能和机械能，计算电动机械消耗的电能公式为W=UIt，而在计算电流通常线圈产生的热量，公式是：Q=I2Rt，此时W电＞Q热，此类电动机械的效率η＝eq\f(W牵,W电)×100%=【（W电—Q热）/W电】×100%=【(UIt—I2Rt)/UIt】×100%。例1：（2020·贵州黔东南）小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆（如图所示）内部加热系统和按摩系统两部分组成。加热系统的加热电阻额定电压为220V，额定功率为605W，问：(1)小明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入6kg初温为20℃的水，加热系统的加热电阻正常工作16min将水加热到40°C，此加热过程中吸收的热量是多少？（c水=4.2×103J/(kg·°C)）(2)加热系统加热时热效率是多少？（结果精确到0.1%）(3)当小明家实际电压是200V，加热电阻工作的实际功率是多少？（加热电阻阻值不随温度变化而变化）(4)足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是12V（按摩系统将交流电压转换为12V），工作电流为4A，其电阻为0.5Ω，电动机工作中因发热损失的功率是多少？【变式11】（2019湖北宜昌中考）我国“华为”公司是当今世界通讯领域的龙头企业，在及其它通讯设备的设计制造方面掌握了诸多高新科技成果。以为例，华为“Mate20pro”不仅采用4200mAh超大容量电池，并且采用“超级快充”技术，不到半小时可把电池充达一半以上，极大方便了人们的使用。已知该电池的部分参数如表所示。电池名称锂离子电池电压3.7V容量4200mAh（1）表格中的电池“容量”，是哪几个物理量进行了怎样运算的结果？（2）如图所示的两个充电器，一个标注“输出5V600mA”，另一个标注“输出5V4A”，其中有一个是快速充电器。假设充电效率为90%，选用快速充电器将电池从零充满需要多少分钟？（3）有人发现，超级快充的充电线比普通充电线要粗一些，请你从线路安全的角度来分析为什么有这样的区别。例2：（2020·海南）小益家的豆浆机铭牌和简化电路如图所示。豆浆机工作时加热器先加热，待水温达到64℃时温控开关闭合，电动机开始打磨且加热器继续加热，直到产出豆浆成品，电源开关自动断开。小益用初温20℃，质量1kg的水和少量豆子制作豆浆，设电源电压为220V恒定不变，不计导线的电阻。求：（1）从物理学的角度解释热气腾腾的豆浆散发出香味的原因。（2）加热器单独工作时电路中的电流。（3）质量为1kg的水从20℃加热到64℃需要吸收的热量[c水=4.2×103J（kg･℃）]。（4）本次制作豆浆共计用了9min的时间。如果在温控开关闭合前加热器产生的热量70%被水吸收，且不计豆子吸收的热量。求本次制作豆浆共消耗的电能。1：（2020·衡阳）初（17001）班教室里有一款饮水机，其工作电路可简化为如图甲所示的电路。S是温度控制开关，根据饮水机内水杯中水温的变化自动切换加热和保温两种工作状态，R1、R2是加热管的电阻（不考虑阻值受温度变化影响），它的部分技术参数如表所示、试回答下列问题：额定电压220V加热功率900W保温功率20W水杯容量0.6kg（1）S闭合时，饮水机处于工作状态。R2的阻值是Ω。（2）水杯中装满20℃水时，饮水机正常工作，加热多长时间可将水烧开？[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），当时气压设定为1标准大气压，不考虑热损失]（3）最近一次使用时，加热管R1损坏了，物理兴趣小组的同学们利用电位器（相当于滑动变阻器，以下称为变阻器）设计了如图乙所示的电路来控制加热管R2的发热功率，在老师的指导下进行模拟实验，将滑片从变阻器的一端滑到另一端的过程中，同学们通过实验测量，得出变阻器消耗的电功率P随电流I关系的图象如图丙所示，则：①求R2的发热功率范围。②变阻器的最大功率多大？③简述：这种设计方案有什么不妥之处（指出一种合理的不妥情况即可）。2:（2018·黔南）图甲为某款新型电饭煲，额定电压为220V，它采用了“聪明火”技术，智能化地控制不同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感。图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S是自动控制开关。将电饭煲接入220V电路中，在电饭煲工作的30min内，它消耗的电功率随时间的变化如图丙所示。求（1）5～10min，电饭煲的功率。（2）20～30min，电饭煲产生的总热量3:（2019河北沧州中考模拟试题）下图所示为一款利用高温水蒸气熨烫衣服的便携式挂烫机，它的正常工作电压为220V，水箱装水最多0.3kg，加热功率有大、小两个挡位。设计师最初设计的内部电路有如下图所示的甲、乙两种接法，其中电热丝R1=56Ω，R2=44Ω。（1）高温水蒸气熨烫衣服时，水蒸气遇到衣服迅速___成小水珠，放出热量将衣服熨平（填物态变化名称）。（2）两个电路中所选熔断器里熔丝允许通过的最大电流为8.2A，请通过计算说明甲、乙两种电路那种符合设计师的选择。（计算结果保留一位小数）（3）请分别计算符合设计要求的这款挂烫机两个挡位的额定功率_____________。4:（2020·广东）某款电热饮水机具有加热和保温两挡，额定电压为220V。如图甲是其电路原理图，S0为温控开关，R1、R2为电热丝（阻值不变）。某次饮水机在额定电压下工作的电功率P与时间t的关系图象如图乙所示，求：（1）饮水机处于加热挡阶段消耗的电能：（2）饮水机处于保温挡时，通过R1的电流；（3）R2的阻值。5：(2019荆门)如图为一个电吹风的简易电路，R1、R2为发热用的电阻丝，M为带动风扇转动的电动机，开关S2上扇形的金属片可与触点1、2、3、4接通。只接通S1时，风扇吹冷风，此时回路中电流为0.1A；在保持S1接通的情况下，转动S2，若使S2与2、3接通，风扇吹暖风；若使S2与3、4接通，风扇吹热风。（1）求吹冷风时，电路消耗的电功率。（2）吹暖风时，电阻丝的热功率为吹冷风时电吹风电功率的5.5倍；吹热风时，电阻丝的热功率为吹暖风时电阻丝热功率的10倍，求R1、R2的阻值。6：（2020·潍坊）图甲是一款紫砂电饭锅，其简化电路如图乙所示，R1、R2是电热丝，R1的阻值为110Ω，通过单独或同时闭合S1、S2实现低温、中温、高温三个挡位间的切换，其铭牌如图丙所示，求：（1）低温挡加热时电流的大小；（2）电热丝R2的阻值；（3）已知粥的比热容c粥=4.0×103J/（kg·℃），将2.2kg的粥用高温挡从20℃加热到74℃需要的时间。7：（2020石家庄42中一模试题）如题图所示，是某种电加热器的简化电路示意图（图中1、2、3、4为触点，S为旋转型开关，实现关、低、高档的转换）。阅读该加热器说明书可知：水箱容积2L，额定电压220V，加热时的功率400W，低温档的功率40W。试问：⑴当旋转型开关S置于2、3触点处时，电路处于高温档还是低温档；此时电路中的电流为多大。（计算结果保留两位小数）⑵R1的电阻值是多大。⑶该电加热器在高温档时加热效率为80%，若将装满水箱的水从20℃加热至100℃，需要多长时间。【C水=4.2×103J/（kg·℃），ρ水＝1.0×103kg/m3】。8：（2020·四川遂宁）图甲是某品牌的电热水壶，其工作电路简图如图乙所示，开关s可以控制其加热、保温和停止三个状态，其名牌如图丙所示。在该电热水壶正常工作的情况下，将一壶25℃的水在1标准大气压下加热到沸腾[假设电热丝产生的热量全部被水吸收，R1，R2的阻值不随温度变化，c水＝4.2×103J/（kg•℃），1L＝10﹣3m3]。求：（1）水吸收的热量；（2）R1、R2的阻值；（3）加热这壶水到沸腾所用时间（结果保留一位小数）；（4）实际加热这壶水到沸腾用时10.5min，求实际电压。9:（2019岳阳中考）一新款节能电炖锅如图甲，有关技术参数如表（设电炖锅不同挡位的电阻和加热效率均不变）。额定电压电炖锅档位额定功率/W

200V低温200中温400高温600求（1）电炖锅在高温挡正常工作时的电流（计算结果保留一位小数）。

（2）在用电高峰期，关掉家里的其他用电器，只让处于中温挡状态的电炖锅工作，观察到标有“1800r/（kW•h）”的电能表转盘在12ls内转了20圈，求此时的实际电。；

（3）电炖锅正常工作时，用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热，待水温达到50℃时开始计时，绘制的水温随时间变化的图象如图乙所示。结合所给信息，通过计算，分析比较用高温挡还是用低温挡更节能。

10：（2019·泸州）小明家电热水器铭牌标识为“220V、1000W”。由于使用了多年，该电热水器中的电热丝明显氧化导致其电阻发生了变化，为准确测量氧化电热丝的实际电阻值，小明在家中把该电热水器单独接入220V的家庭电路中工作5min，发现电能表指示灯闪烁了242次，电能表规格如图所示。问：（1）小明测得该电热水器的实际电功率是多少？（2）该电热水器氧化电热丝的实际电阻值是多少？（3）为恢复该电热水器的铭牌功率，可与氧化电热丝并联一段新的电热丝，则并联的这段电热丝的电阻值为多少？11:（2017重庆中考）小明家的电钣锅如图甲所示，额定电压为220V，“煮饭”时额定功率为1210W，简化电路如图乙所示，S1为温控开关，发热电阻R1与R2的阻值不随温度变化，电阻R2在“保温”状态与“煮饭”时的功率之比为1:16，求：（1）正常“煮饭”状态，通过电饭锅的电流为多少A。（2）电阻R1的阻值为多少Ω3）某天傍晚，小明关闭家里其它用电器，只让“保温”状态的电饭锅工作，发现自家电能表如丙所示，指示灯每闪烁4次所用的时间为48s，则R2两端的实际电压为多少伏。12:（2019·益阳）某居民家安装了一台电热水器，其铭牌标示如下表所示。加满20℃的水后加热至70℃，已知水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃），干木材的热值q=1.2×107J/kg。（1）水需要吸收多少热量？（2）电热水器正常工作时至少需要多长时间？（3）如果用干木材替代电热水器烧水，效率为14%，需要多少干木材？××型电热水器额定加热功率2400W加热方式电加热器额定电压220V安全等级防触电保护一类温度设定范围20℃～90℃净重20kg容量40L整机外形尺寸530mm×400mm×400mm出厂日期2019年5月15日13：（2020·江苏连云港）连云港兴起的“厕所革命”极大地提升了市民的生活品质。为解决冬天如厕时马桶座冰冷的问题，某兴趣小组为一公厕设计了简易电热马桶座，其电路如图所示，定值电阻R1和R2为两电热丝，单刀双掷开关S2可接a或b。已知电阻R2=550Ω，所加电源电压为220V。当S1闭合，S2接a时，电路发热的功率为22W。(1)求R1的阻值；(2)分别求出①S1断开、S2接a；②S1闭合、S2接b两种情况下电路的发热功率。(3)小明同学对此电路设计进行评估，发现该电路一直处于工作状态，不利于节能环保，建议在电路中增加定时开关。老师认为该电路设计还有不足，请你指出所存在的不足。14：（2020丹东中考）如图是某品牌的足浴盆的工作时的简化电路，它有加热功能和按摩功能。加热电阻的阻值为48.4Ω，电动机线圈电阻为2Ω，电源电压为220V不变，求（1）加热电阻正常工作时的电功率是多少？（2）在足浴盆中加入体积为4L，初温为200C的水，加热电阻正常工作420s，它的电加热效率为80%，则水的温度会升高到多少摄氏度？【C水=4.2×103J/（kg•℃）】。（3）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10min，电动机线圈产生的热量是多少？15：（2019黑龙江龙东中考）如图甲为家用电热饮水机，图乙为它的电路原理图，下表为它的铭牌数据。（1）当S1闭合，S2断开时，电热饮水机处于状态（填“加热”或“保温”），此时电路中的电流是多大？（2）饮水机正常工作时，将热水箱中的水从20℃加热到90℃，求：水吸收的热量是多少？（水的比热容4.2×103J/（kg•℃）。（3）电热饮水机正常工作时加热效率为80%．求：将热水箱中的水从20℃加热到90℃的时间为多少秒？水桶容量20L热水箱容量1L额定电压220V加热功率400W保温功率44W16：（2020·重庆A）水烧开后持续沸腾段时间用于饮用更利于人体健康，为了满足这个要求，小罗设计了多档位节能电烧水壶，电路原理如图20甲。其中开关s为防干烧温控开关，通常情况闭合定值电阻R1、R2为加热电阻,且R1为48.4Ω,R2阻值为R1的2倍。通过滑动金属滑轩上的滑块P,使它在不同的位置接触触点，实现多档位变化(图20乙)。他测得烧水壶用中功率档给热水保温时，正常工作24s,将1kg的水从750C加热到800C。[已知c水=4.

2x103J/(kg.℃),不计温度对电阻的影响]求:(1)此加热过程中热水所吸收的热量Q。(2)此加热过程中烧水壶的热效率η(η=Q/W，W为所消耗的电能)。(3)用电高峰时，他请父母断开家中除烧水壶外的全部用电器，用烧水壶高功率档加热一段时间后开始计时经过30s。后水沸腾，再以低功率档持续加热30s,观察到电能表转盘在这60s内转了27转(电能表盘如图20丙)，烧水壶工作的际电压U实是多少。17：（2019湖南娄底中考）小明家某型号电热加湿器的原理图如图甲，R1、R2都是发热电阻，不考虑温度对电阻的影响，且R2=3R1；S为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关S可实现“关”、“低挡”、“高挡”之间的切换（低挡为小功率加热，高挡为大功率加热），其部分技术参数如下表。额定电压（V）220高档发热功率（W）400注水仓最大注水量（kg）3（1）开关处于图示位置，电热加湿器的状态是_____（选填“关”“低档”或“高档”）。

（2）求电热加湿器中R1的阻值。

（3）某次使用加湿器在额定电压下工作，加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量，其工作30min的功率与时间图象如图乙所示，如果电阻R1在此次高挡加热时产生的热量全部被水吸收，可以使注水仓中冷水的温度升高多少℃。[计算结果保留整数，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]

（4）某一天，小明断开家中其他所有用电器，只接通加湿器在低档加热，发现家中3