教科版九年级物理上册专项突破提升检测(三)电热综合计算含答案

专项突破提升(三)电热综合计算(时间：90分钟满分：100分)【类型1】电热综合问题1．(10分)如图所示电路中，电源电压恒为9V，灯泡L规格为“6V3W”(灯丝的电阻不随温度的变化而变化)。闭合开关S，灯泡L正常工作。求：第1题图(1)电阻R的阻值；(2)灯泡L工作5min消耗的电能及电阻R产生的热量。解：(1)由电路图可知，灯泡L与电阻R串联，电压表测灯泡L两端的电压，闭合开关S，灯泡L正常发光，由串联电路特点和P＝UI可得，此时电路中的电流I＝IR＝IL＝P额U额因为串联电路电源电压等于各用电器两端电压之和，所以电阻R两端电压UR＝U－U额＝9V－6V＝3V，由欧姆定律得，电阻R的阻值R＝URIR(2)由P＝WtW电能＝P额t＝3W×5×60s＝900J，电阻R5min产生的热量Q＝IR2Rt＝(0.5A)2×6Ω×52．(12分)如图所示，电源电压恒定，小灯泡L标有“6V3W”字样(灯丝的电阻不随温度的变化而变化)。当只闭合开关S1时，小灯泡L恰好正常发光；当同时闭合开关S1和S2时，电流表的示数为0.8A。求：第2题图(1)只闭合S1时，电流表的示数；(2)R0的阻值；(3)同时闭合开关S1和S2时，通电1min电路产生的总热量。解：(1)只闭合S1时，只有小灯泡L接入电路且小灯泡L正常发光，所以电源电压U＝UL＝6V，由P＝UI可得，电流表的示数即小灯泡正常发光时的电流IL＝PLUL＝(2)当开关S1、S2都闭合时，R0与L并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以通过L的电流不变；因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过R0的电流IR＝I－IL＝0.8A－0.5A＝0.3A，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以由I＝UR可得R0R0＝UIR＝(3)该电路为纯电阻电路，当开关S1、S2都闭合时，通电1min电路产生的总热量Q＝W＝UIt＝6V×0.8A×60s＝288J。【类型2】电热计算图像问题3．(5分)(2023·南充中考)如图所示为电阻R1和R2的I-U图像，下列说法正确的是(D)第3题图A．R2的阻值为10ΩB．两电阻串联与并联的总阻值之比为9∶4C．将两电阻串联接入电路，通电后，R1两端电压与R2两端电压之比为1∶2D．将两电阻并联接入电路，通电1min，电流通过R1产生的热量与电流通过R2产生的热量之比为1∶2解析：由图像可知，R2两端电压为1V时，通过R2的电流为0.2A，则R2的阻值R2＝U2I2＝1V0.2A＝5Ω，R1两端电压为2V时，通过R1的电流为0.2A，则R1的阻值R1＝U1I1＝2V0.2A＝10Ω，故A错误；两电阻串联的总阻值R串＝R1＋R2＝10Ω＋5Ω＝15Ω，两电阻并联的总阻值R并＝R1R2R1+R2＝10Ω×5Ω10Ω+5Ω＝103Ω，则两电阻串联与并联的总阻值之比为9∶2，故B错误；将两电阻串联接入电路，通电后，由串联分压特点可得，R1两端电压与R2两端电压之比U1U2＝R4．(12分)某家用电热水壶有加热和保温两挡，内部电路简化示意图如图甲所示，其中R1和R2均为阻值不变的发热电阻。某次使用该电热水壶烧水的过程中，电热水壶的电功率随时间变化的关系图像如图乙所示。求：(1)该电热水壶加热和保温时的电流之比；(2)电阻R2的阻值；(3)给1.2kg的水加热，使水温从20℃升高至80℃，该电热水壶的工作效率为90%，需要加热的时间。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]第4题图解：(1)由P＝UI可知，电压不变时，电流之比等于电功率之比，即I热∶I温＝P热∶P温＝1600W∶400W＝4∶1。(2)由题图甲可知，S接1时电热水壶处于加热挡，则电阻R1的阻值R1＝U2P热S接2时电热水壶处于保温挡，则电阻R2的阻值R2＝U2P温－R1(3)1.2kg的水温度从20℃升高至80℃吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×1.2kg×(80℃－20℃)＝3.024×105J，由Q吸＝ηQ＝ηP热t加，则需要加热的时间t加＝3.024×10【类型3】高温挡、低温挡问题5．(16分)空气炸锅因其烹制的食物脂肪含量低、美味酥脆、无油烟味，深受广大市民青睐。如图甲所示为某品牌的空气炸锅，其发热元件为两个电阻，R1＝50Ω，R2＝200Ω，额定工作电压为220V，内部电路可简化为图乙所示电路，当开关S1闭合，开关S接b端时为高温挡；当开关S1闭合，开关S断开时为中温挡。求：第5题图(1)在中温挡正常工作时，通过电阻R2的电流；(2)在高温挡正常工作时，电阻R1、R2消耗的总功率；(3)若用此空气炸锅加工薯条，原料薯条温度为20℃，炸熟至少需要达到170℃，一次炸熟200g薯条需要吸收的热量；[c薯条＝3.63×103J/(kg·℃)](4)若使用空气炸锅高温挡完成(3)中所述烹制，空气炸锅电能转化为热能的效率为75%，烹制一次薯条需要的时间。解：(1)空气炸锅在中温挡工作时，通过电阻R2的电流I2＝UR2＝(2)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(3)一次炸熟200g薯条需要吸收的热量Q＝c薯条mΔt＝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)中所述烹制，由W＝Pt和η＝QW可知，烹制一次薯条需要的时间t＝QPη＝6．(12分)如图甲所示是一款电煮壶，为了保留药膳的营养，可以把被加热的药膳放到炖盅里加热。如图乙所示是其简化电路图，R1、R2均为发热电阻，且R1＝R2。电煮壶有加热和保温两个挡位，加热挡的功率为1000W。求：第6题图(1)电煮壶保温挡的功率；(2)炖盅内0.5kg的药膳温度升高80℃，药膳吸收的热量；[c药膳＝4×103J/(kg·℃)](3)若不计热量损失，壶中的水和药膳总共吸收6×105J的热量，用加热挡加热需要的时间。解：(1)由图乙可知，当开关S闭合、旋钮开关接2时，电路为R2的简单电路，电路的总电阻较小，总功率较大，为加热挡，由P＝UI＝U2R可得，RR2＝U2P加热当开关S闭合、旋钮开关接1时，R1、R2串联，电路的总电阻较大，总功率较小，为保温挡，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，且R1＝R2，所以电煮壶保温挡的功率P保温＝U2R1(2)药膳吸收的热量Q＝c药膳mΔt＝4×103J/(kg·℃)×0.5kg×80℃＝1.6×105J。(3)不计热量损失，消耗的电能W＝Q吸＝6×105J，由P＝Wtt＝WP加热＝【类型4】铭牌问题7．(8分)某电热水壶铭牌的部分信息见表所示。该电热水壶正常工作时，把1kg水从20℃加热到100℃用时7min。c水＝4.2×103J/(kg·℃)，求：型号××额定电压220V额定功率1000W频率50Hz(1)水吸收的热量；(2)电热水壶的热效率。解：(1)水吸收的热量Q＝c水m(t1－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃－20℃)＝3.36×105J。(2)电热水壶消耗的电能W＝Pt＝1000W×7×60s＝4.2×105J，电热水壶的热效率η＝QW×100%＝3.36×108．(12分)(2024·佛山三模)某校师生为自制一台电烘箱而设计的简化电路如图所示，其技术参数见表所示，R1、R2均为电热丝且电阻值恒定。求：(1)电热丝R1、R2的阻值；(2)电烘箱在低温挡正常工作时，5min内R2产生的热量；(3)在用电高峰期，电烘箱在高温挡时的实际功率为1000W，此时的实际电压。额定电压220V正常工作电流高温挡5.5A低温挡2A第8题图解：(1)开关S1、S2闭合时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小，根据P＝U2R可知此时总功率最大，电烘箱处于高温挡，由I＝UR可知，R1＝UI高＝开关S1闭合、S2断开时，R1与R2串联，电路的总电阻最大，总功率最小，电烘箱处于低温挡，此时电路的总电阻R＝UI低＝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－R1＝110Ω－40Ω＝70Ω。(2)电烘箱在低温挡正常工作时，5min内R2产生的热量Q2＝I低2R2t＝(2A)2×70Ω×5×60s＝8.4×10(3)在用电高峰期，电烘箱在高温挡时的实际功率为1000W，由P＝UI＝U2U实＝P实R19．(13分)一新款节能电火锅的有关技术参数见表所示(设电火锅不同挡位的电阻和加热效率均不变)。如图甲所示为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝(R1＞R2)，当闭合开关S、S1，断开开关S2时，电火锅处于低温挡；当闭合开关S、S2，断开开关S1时，电火锅处于中温挡；当闭合开关S、S1和S2时，电火锅处于高温挡。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)](1)电火锅工作时，将电能转化为能。(2)求电热丝R2的阻值。(3)电火锅正常工作时，用低温挡给质量为2kg、水温为50℃的水加热，经10min水温升高到60℃，求此过程中水吸收的热量和电火锅的工作效率。(4)电火锅正常工作时，分别用低温挡和高温挡给质量为2kg的水加热，绘制的水温随时间变化的关系图像如图乙所示。请比较使用高温挡还是低温挡更节能。额定电压/V电火锅挡位额定功率/W220低温400中温550高温950第9题图解：(1)内(2)当闭合开关S、S2，断开开关S1时，电火锅处于中温挡，则电热丝R2的阻值R2＝U2P中(3)水吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·