2025年中考物理热点题型归纳与变式演练（全国）专题09 电热器计算问题（原卷版）

专题09电热器计算问题一、焦耳定律、电热器电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。公式：Q＝I2Rt。电热器是利用电流的热效应制成的加热设备。发热体是由电阻率大、熔点高的合金丝绕在绝缘材料上做成的。其优点：①清洁卫生，②热效率高，③方便调控，缺点是非加热用电器工作时也产生热量。二、纯电阻电路与非纯电阻电路的差异计算电吹风机和电熨斗通电时都会发热，哪种电器可以认为将电能全部转化成内（热）能？电吹风机：电能转化成内能和机械能（由于有电动机的存在）电熨斗：电能全部转化成内能若电流做的功全部用来产生热量，即Q=W时，我们能否利用电功公式和欧姆定律来推导焦耳定律呢？∵Q=W∵W＝UIt又根据欧姆定律U=IR∴Q=W=UIt=I2Rt=U2t/R小结：电能全部转化为热能时，Q=I2Rt=W=Pt=UIt（纯电阻电路）电能没有全部转化为热能时，Q=I2Rt<W=Pt=UIt（非纯电阻电路）电流做多少功，就是消耗多少电能，也就是将多少电能转化成其他形式的能纯电阻电路中，电流做多少功，就是将多少电能转化成内能1．（2023•长沙）课外实践小组设计了一个电热孵蛋箱，其电路如图所示。已知电源电压恒为220V，R0是阻值为55Ω的电热丝，温度对电热丝阻值的影响忽略不计。（1）闭合开关S后，求电路中的电流；（2）求通电100s电热丝R0产生的热量；（3）老师提醒，电热箱内温度太高，无法孵化鸡蛋，应使电热箱内的电功率降至P0，小组成员想出了两种方法改进电路：方法一：在图中A点处串联接入一根电热丝RA；方法二：在图中B点处串联接入一根电热丝RB。老师发现这两种改进方法电热箱内的电功率都为P0，小组成员在这两种改进电路中，用电压表测量新接入的电热丝两端的电压，测量结果为U1和U2，U1＞U2，U2＝165V，但由于粗心没有记录U1和U2分别对应哪种方法。请根据上述信息判断哪种方法更节能，并计算这种方法中新接入的电热丝的阻值。2．（2023•乐山）如图所示，图甲为某电饭锅的实物图、图乙为其电路原理图、图丙为电饭锅铭牌的主要参数，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1为总开关，S2为温控开关。该电饭锅可以通过S1、S2两个开关的断开与闭合实现加热、保温两个挡位的变化。将电饭锅接入电源电压为220V的电路中，求：额定电压：220V加热功率：880W保温功率：80W（1）电饭锅在处于加热挡时的电流；（2）电饭锅处于保温挡时，持续工作10min，产生的热量是多少焦；（3）R1和R2的阻值。3．（2023•辽宁）作为四大国粹之一的中药能有效抑制病毒在人体内的传播。如图甲所示为一款电热中药壶，其简化电路图如图乙所示，它有急火和文火两种工作状态，由温控开关S1自动控制，文火时的电功率为220W。R1和R2均为发热电阻，且R2的阻值为123.2Ω。[c中药取4.0×103J/（kg•℃）]求：（1）中药壶在文火状态下的电流；（2）将3kg中药从20℃加热至100℃，中药吸收的热量；（3）若不计热量损失，用急火完成（2）中的加热过程所用的时间。4．（2023•攀枝花）某品牌电煎锅的简化电路如图所示，它分为高、中、低三挡，最大功率为990W。S为旋钮开关，转动S可将开关分别调至0、1、2、3挡位置，与该挡的两个触点同时接通。R1、R2、R3为发热电阻，且阻值恒定。将电煎锅接入220V的家庭电路中，当开关S旋至1挡时，电路的工作电流为1A；当开关S旋至2挡时，电路的功率为550W。某次用2挡烹饪中，用时1min将质量为50g、比热容为4.0×103J/（kg•℃）的某种食物从20℃加热至119℃。求：（1）电阻R1、R2、R3的阻值；（2）该次烹饪中电煎锅加热食物的效率。5．（2023•鞍山）中医药是中华文化的瑰宝，在疾病治疗方面具有不可替代的作用。图甲为小明同学家的小型电中药锅，其电路简图如图乙所示，通过开关S1和S2的不同接法组合，可以实现三挡加热功能，其中定值电阻R1、R2都是发热电阻，其部分参数如下表所示。[已知ρ药液＝1.0×103kg/m3，c药液＝4.2×103J/（kg•℃）]求：额定电压/V220额定功率/W高温挡880中温挡440低温挡_____（1）锅中的1L药液从25℃加热到35℃，中药液吸收的热量；（2）低温挡的功率；（3）若该中药锅以中温挡的工作电路给已煲好的药液温热110s，实际消耗的电能为4×104J，则此时电路的实际电压。6．（2023•大庆）图甲为某品牌饮水机，其铭牌如下表，图乙为其内部简化电路图，该饮水机有加热和保温两个挡位。R1、R2均为电热丝，当热水箱中水温降至70℃时通过自动开关S2切换到加热挡，当温度达到100℃时自动切换到保温挡，饮水机始终在额定电压下工作，已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求：水桶容量：20L热水箱水量：1kg额定电压：220V加热功率P2：1100W保温功率P1：100W（1）电热丝R1的阻值；（2）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量；（3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量。7．（2023•酒泉模拟）如图甲所示是常用的3D打印笔，它通过加热，挤出热熔的塑料，然后在空气中迅速冷却，最后凝固成形。此打印笔有快慢两挡，其内部简化电路如图乙所示，R1、R2是用于发热的电阻，表格是该款3D打印笔的相关参数。求：额定电压220V慢挡打印功率22W快挡打印功率66W加热效率80%（1）R2的阻值。（2）某次使用快挡打印，共将33g的塑料条从20℃加热到220℃，塑料条吸收的热量。[塑料条的比热容为1.6×103J/（kg•℃）]（3）完成这次打印，所需的时间。8．（2023•东港区校级三模）如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，如图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1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变化的图像如图丙所示。求：（1）电饭煲运行在高温挡时，电路中的总电流；（2）R2的阻值；（3）0～30min电饭煲产生的总热量。9．（2023•高青县一模）为实现自动控制，小明同学利用电磁继电器（电磁铁线圈电阻不计）制作了具有延时加热、保温、消毒等功能的恒温调奶器，其电路图如图甲所示.控制电路中，电压U1＝3V，定值电阻R0＝50Ω，热敏电阻R的阻值随温度变化的图象如图乙所示；工作电路中，电压U＝220V，R1＝836Ω，R2＝44Ω.已知恒温调奶器容量为2kg，水温达到80℃时衔铁会跳起。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]（1）求衔铁刚跳起时，通过电磁铁线圈的电流。（2）求工作电路在保温状态下的电功率。（3）当调奶器加满温度为25℃的水，加热元件工作500s后衔铁跳起，求此过程中水吸收的热量及恒温调奶器的加热效率。10．（2023•夏邑县校级三模）如图甲所示的电热水器有高温、中温和低温三个挡位，额定电压为220V，容量为60L。乙是它的内部电路图，其中R1、R2、R3均为加热电阻，且R1＝4R2，R3＝24.2Ω，低温挡的功率为200W，通过旋转开关可以实现三个挡位的切换。现将其装满水，用高温挡将水从25℃加热到40℃，需要的时间为25min，c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1.0×103kg/m3，不考虑温度对电阻的影响。求：（1）电阻R2的阻值。（2）中温挡的功率。（3）高温挡的加热效率。11．（2023•宽甸县模拟）如图是两挡电炖锅及其简化电路图，铭牌上标有“220V1000W”字样，一次性可装入2kg的食材，若食材的比热容为4×103J/（kg•℃）。打开电炖锅，10min可将2kg食材从40℃加热到100℃。那么计算：（1）2kg食材从40℃加热到100℃，吸收多少热量？（2）电炖锅加热食材的效率为多少？（3）若R2的电阻为60.5Ω，则电炖锅的低挡功率有多大？12．（2023•中山市校级模拟）图甲是具有高温、低温两挡的家用电热饭盒，高温挡电功率为242W，简化电路如图乙所示，R1、R2均是发热电阻，且R2的阻值是R1的4倍。求：（1）R1和R2的阻值；（2）正常工作时，低温挡的功率；（3）1kg饭菜吸收7.26×104J的热量，升高的温度。[饭菜的比热容取3×103J/（kg•℃）]13．（2023•保山二模）如图甲所示是某品牌电饭锅，图乙是其工作的电路图，如表是该电饭锅铭牌上的一些信息，R、R0两根电阻丝的阻值均不变，其中R是主加热器，R0是保温加热器。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105℃时，开关S自动与a、b断开，变为与触点c接触，开始保温，此时锅内水温不变，且未沸腾。（1）R0的电阻是多少欧？（2）该电饭锅处于加热挡正常工作50s，R产生的热量为多少焦？（3）断开其他用电器开关，仅让电饭锅在加热挡下工作，测得图丙中电能表转盘3min内转过150转，请计算电饭锅的实际功率。××牌电饭锅额定电压220V额定功率加热挡968W保温挡484W14．（2023•濮阳一模）某品牌智能滚筒洗衣机的等效电路如图所示。闭合开关S，旋钮开关旋至1挡位置时，洗衣机处于加热状态；旋至2挡位置时，洗衣机处于保温洗涤状态。R1和R2均为电热丝，其阻值不受温度影响，R1＝22Ω，洗衣机正常使用时，加热功率是2400W。[已知ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。求：（1）洗衣机在加热状态正常工作时，干路电流是多少？（结果保留一位小数）。（2）某次洗衣时，洗衣机内注入40L水，在额定电压下对水加热，水温由20℃上升到50℃，此时加热效率是84%，则需要加热时间是多少？（3）某次关闭家中其他电器，只有洗衣机处于保温洗涤状态正常工作了20min，标有“3000r/（kW•h）”的电能表转盘转过500转，则洗衣机保温洗涤时的功率是多少？15．（2023•常德模拟）小丽为了研究鸡蛋孵化的过程，与爸爸一起设计了如图甲所示的孵化恒温箱温控电路。控制电路的电源电压U＝36V，热敏电阻Rt阻值随温度变化的关系如图乙所示，R1为滑动变阻器；工作电路中电热器功率为120W，指示灯的规格为“12V3W”，R0为定值电阻。闭合开关S，当电磁铁中电流为150mA时，衔铁才会被吸下，当温度不低于设定值时，衔铁被吸下，电热器停止加热，指示灯正常发光；当温度低于设定值时，衔铁弹起，电热器加热，指示灯熄灭。现设定恒温孵化箱的温度为40℃，[不计热量损失，电磁铁线圈电阻不计，c空气＝1.0×103J/（kg•℃），ρ空气＝1.29kg/m3]求：（1）为确保指示灯正常发光，定值电阻R0的阻值应为多大？（2）若孵化箱的容积为2m3，电热器工作430s，箱内空气温度将升高多少℃？（3）恒温孵化箱温度稳定在40℃时，R1的阻值。16．（2023•郓城县三模）如图甲是一款家庭用煮茶器，有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路图如图乙所示，R1和R2均为发热电阻，煮茶器部分参数如表。煮茶器的加热效率为80%。[水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）]，求：装满水质量1.5kg额定电压220V保温挡功率100W加热挡功率1000W（1）发热电阻R1的阻值；（2）煮茶器中装满初温为20℃的水，在标准大气压下，将水刚好加热到沸腾，水吸收的热量；（3）煮沸一壶水所用时间。17．（2023•渝中区校级模拟）图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅，其简化电路如图乙所示，它是通过电热丝Rt来加热空气，从而加热食物，达到设定加热温度后，断开开关。求：（1）将5×10﹣3kg的空气从20℃加热到200℃需要吸收的热量。c空气取1.0×103J/（kg•℃）；（2）工作电路中电热丝Rt与指示灯支路并联。已知Rt的额定电压为220V，额定功率为1210W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55A，此时指示灯支路消耗的功率；（3）控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图丙所示。当加热温度设定为150℃，即R3的阻值调为100Ω时，闭合开关S，电磁继电器（不计线圈的电阻）的衔铁被吸下，工作