沪科版九年级物理专项突破检测(五)电热综合计算含答案

专项突破提升(五)电热综合计算(时间：90分钟满分：100分)【类型一】无挡位电热器1．(4分)小红家新购买了一台电热水壶，用它烧水时发现水烧开了，而导线却几乎不热，这是由于电热水壶内部电热丝的电阻比导线的大。查看铭牌，小红了解到电热水壶的额定功率为1500W。若加热效率为90%，在1个标准大气压下，电热水壶正常工作7min，可将质量为1.8kg、初温为25℃的水烧开。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]2．(6分)常见的家用热水器有太阳能热水器、电热水器、燃气热水器等。若使用太阳能热水器将12L的水由20℃加热到45℃，则水需要吸收太阳能1.26×106J；若改用规格为“220V1000W”的电热水器正常加热，则需要加热1260s；若用燃气热水器加热，则需要完全燃烧0.03m3的燃气。[已知ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/(kg·℃)，q燃气＝4.2×107J/m3，不考虑能量转换过程中的损失]3．(6分)标有“220V2000W”字样的电热水器的容量为50L，当电热水器装满水时，水温升高1℃吸收的热量是2.1×105J；若电热水器的效率为87.5%，电热水器正常工作时水温升高1℃需加热的时间是2min。[ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/(kg·℃)]4．(9分)学习了电功率的知识后，小亮想利用家中的电能表测量电水壶的电功率和热效率。他把质量为1kg、温度为20℃的水倒入电水壶中，然后把家中的用电器都与电源断开，仅让电水壶工作，用时5min将这壶水烧开(在1个标准大气压下)，他通过观察电能表转盘的转数测出消耗的电能是4.2×105J。c水＝4.2×103J/(kg·℃)，则：(1)将这壶水烧开，水吸收的热量是多少？(2)电水壶的电功率为多少？(3)电水壶的热效率为多少？解：(1)在1个标准大气压下水的沸点为100℃，则水吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃－20℃)＝3.36×105J。(2)电水壶的电功率P＝Wt'＝(3)电水壶的热效率η＝Q吸W×100%＝3.36×【类型二】串联型多挡位电热器5．(6分)某电饭煲设有“加热”和“保温”两挡，其内部简化电路如图所示。当开关闭合时，电饭煲处于加热(选填“加热”或“保温”)状态，若R1∶R2＝1∶24，则电饭煲保温和加热各5min时产生的热量之比为1∶25。第5题图6．(9分)(2023·淄博中考)有一款养生壶的加热原理如图所示。养生壶的额定电压为220V，R1、R2均是发热电阻，其中R2＝506Ω。养生壶正常工作时，开关置于“1”为加热挡，电路中电流为5A；开关置于“2”为保温挡。求：第6题图(1)当开关置于“1”时，R1的阻值及R1消耗的电功率；(2)当开关置于“2”时，养生壶1min消耗的电能；(3)将壶内500g的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]解：(1)开关置于“1”为加热挡，由题图可知，此时电路中只有R1工作，由I＝UR可知，R1R1＝UI＝220VR1消耗的电功率P1＝UI＝220V×5A＝1100W。(2)由题图可知，当开关置于“2”时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻R＝R1＋R2＝44Ω＋506Ω＝550Ω，养生壶1min消耗的电能W＝U2Rt＝220V2550Ω(3)水吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×500×10-3kg×(100℃－20℃)＝1.68×105J。【类型三】并联型多挡位电热器7．(12分)某品牌家用电热水器的简化电路如图所示，热水器有快加热、慢加热和保温三个工作状态。热水器内装有40kg的水，慢加热的额定功率为1210W，保温的额定功率为605W，R1、R2均为加热电阻(温度对电阻的影响忽略不计)。c水＝4.2×103J/(kg·℃)，则：第7题图(1)电热水器把内部的水从20℃加热到70℃时，水吸收的热量是多少？(2)开关S1闭合，S2接b点时，电热水器处于慢加热工作状态，电阻R1的阻值是多少？(3)电热水器在快加热工作状态下正常工作，要产生2.42×106J的热量，需要多长时间？解：(1)电热水器把其内部的水从20℃加热到70℃时，水吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×40kg×(70℃－20℃)＝8.4×106J。(2)根据P＝U2R得，电阻RR1＝U2P慢(3)当开关S1断开，S2接b点时，电热水器处于保温工作状态，此时P保＝U2R总＝U2R2＝U2P保－R1当开关S1闭合，S2接a点时，电热水器处于快加热工作状态，此时的加热功率P快＝U2R1+U根据Q＝W＝Pt得，需要加热的时间t＝WP快＝8．(12分)常见爆米花机的简化电路图如图所示，说明书内容见表所示，其中开关S1、S2不能同时闭合。开关S1单独闭合时，开始加工爆米花，这时R1加热同时电动机搅拌；当S2单独闭合时，R2单独工作，处于保温状态，防止加工后的爆米花变凉。c玉米＝1.2×103J/(kg·℃)，则：第8题图额定电压220V加热功率660W电动机功率40W保温功率22W(1)电阻R2的阻值是多少？(2)将100g、20℃的玉米加热到300℃后成为爆米花，需要用时3min，玉米在加热的过程中吸收的热量是多少？(3)加工爆米花的3min时间内，消耗的电能是多少？解：(1)由题意可知，当S2单独闭合时，R2单独工作，处于保温状态，根据P＝U2R可得，电阻RR2＝U2P保温(2)玉米在加热的过程中吸收的热量Q＝c玉米m(t2－t1)＝1.2×103J/(kg·℃)×0.1kg×(300℃－20℃)＝3.36×104J。(3)加工爆米花时的总功率P＝P加热＋P电机＝660W＋40W＝700W，由P＝WtW＝Pt＝700W×180s＝1.26×105J。【类型四】混合型多挡位电热器9．(12分)某品牌空气炸锅发热元件为两个电阻，R1＝50Ω，R2＝200Ω，额定工作电压为220V，内部电路可简化为如图所示电路，当开关S1闭合，开关S接b端时为高温挡；开关S1闭合，开关S断开时为中温挡。则：(1)在中温挡正常工作时，通过电阻R2的电流是多少？(2)在高温挡正常工作时，电阻R1、R2消耗的总功率是多少？(3)若用此空气炸锅加工某食物，该食物原料温度为20℃，做熟至少需要达到170℃，一次做熟200g该食物需要吸收的热量是多少？[该食物比热容c＝3.63×103J/(kg·℃)](4)若使用空气炸锅高温挡完成(3)中烹制，空气炸锅的电能转化为热能的效率为75%，烹制一次需要的时间是多少？第9题图解：(1)空气炸锅在中温挡工作时，通过电阻R2的电流I＝UR2＝(2)空气炸锅在高温挡工作时，电阻R1、R2并联，电阻R1、R2消耗的总功率P＝P1＋P2＝U2R1+U(3)空气炸锅一次做熟200g食物所吸收的热量Q＝cmΔt＝3.63×103J/(kg·℃)×200×10-3kg×(170℃－20℃)＝1.089×105J。(4)若使用空气炸锅高温挡完成(3)中烹制，由W＝Pt和η＝QW×t＝QPη＝1.089×10．(12分)一款加热杯可以通过控制开关实现高、中、低三挡加热，其简化电路图如图所示。R1、R2、R3均为电热丝，已知R1＝176Ω。加热杯的部分参数见表所示。c水＝4.2×103J/(kg·℃)，ρ水＝1.0×10(1)R2的阻值是多少？(2)加热杯的低温挡功率是多少？(3)若不计热量损失，加热杯使用高温挡加热，使1L水从12℃升高到100℃，需要多长时间？第10题图额定电压220V高温挡功率1100W中温挡功率440W低温挡功率容量1L解：(1)当S接高温挡触点时，电路为R3的简单电路，由P＝UI＝U2R可得，RR3＝U2P高当S接中温挡触点时，R2、R3串联，则此时电路中的总电阻R总＝U2P中因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以R2的阻值R2＝R总－R3＝110Ω－44Ω＝66Ω。(2)当S接低温挡触点时，R1、R3串联，则加热杯的低温挡功率P低＝U2R(3)水的体积V＝1L＝1dm3＝1×10-3m3，水的质量m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1×10-3m3＝1kg，水吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃－12℃)＝3.696×105J，不计热量损失，消耗的电能W＝Q吸＝3.696×105J，由W＝Pt可得，需要的加热时间t′＝WP高＝【类型五】电磁继电器类多挡位电热器11．(12分)(2022·张家界中考)如图甲所示是某自动控温电热水器的电路图，其中控制电路电压恒为6V，R1为热敏电阻，置于水箱中，产生的热量对水箱中水温的影响忽略不计，R1阻值随温度变化的关系图像如图乙所示，R2为可调电阻，用来设定电热水器的水温，R3、R4为纯电热丝，均置于水箱中，R3＝22Ω，电磁铁线圈电阻忽略不计，当电磁铁电流达到0.2A时，继电器衔铁被吸下来。工作过程中，电源电压均保持不变。请回答下列问题：(1)图甲中电磁铁的上端为S极(选填“N极”或“S极”)。(2)加热时电热丝R3的功率为多少？(3)如果电热水器储有60kg的水，电路处于加热状态，正常工作1h，产生的热量80%被水吸收，则水温升高了多少？[c水＝4.2×103J/(kg·℃)，结果保留1位小数](4)如果将电热水器水温设为60℃，R2的阻值应该调至多少？第11题图解：(1)电磁铁是根据电流的磁效应制成的。图甲中电流从电磁铁的上端外侧流入，由右手螺旋定则可知，线圈的下端为N极，其上端的磁极为S极。(2)分析题图甲可知，当衔铁与上方触点接通时，电路中只有R3工作，为加热状态；当衔铁与下方触点接通时，电路中R3与R4串联，一起工作，为保温状态；加热时电热丝R3的功率P＝U2R3(3)电路处于加热状态，正常工作1h产生的