专题24 热电学计算题（解析版）-2021年全国中考物理真题全解全析汇编（第三期）

2021年全国中考物理真题全解全析汇编（第三期）专题24热电学计算题第一期汇编试题来源：2021年江苏连云港、2021年四川乐山、2021年四川泸州、2021年四川遂宁、2021年云南、2021年浙江湖州、2021年浙江金华、2021年浙江丽水、2021年安徽、2021年浙江嘉兴、2021重庆A卷年、2021年重庆B卷等13套试卷。第二期试题来源：2021年浙江温州、2021年浙江宁波、2021年四川内江、2021年四川南昌、2021年四川成都、2021年甘肃武威、2021年江苏扬州、2021年陕西、2021年山东临沂、2021年山东泰安、2021年上海等12套试卷。三、第三期试题来源：2021年北京、2021年福建、2021年广东、2021年海南、2021年河北、2021年河南、2021年吉林、2021年宁夏、2021年青海、2021年山西、2021年天津、2021年新疆、2021年云南等12套试卷。欢迎各位下载。1、（2021·北京·T25）图示的是某款家用电热器的简化电路，R1、R2为阻值一定的电热丝。该电热器接入电压恒为220V的电路中。电热器高温档的功率为990W，低温档的功率为110W求∶（1）低温档时通过电路的电流；（2）电热丝R2的阻值。2、（2021·福建·T33）为节约用水，小华为农场的储水箱设计了一个自动抽水控制装置。如图，水箱高为1m，容积为0.8m3。在空水箱底部竖直放置一重5N的长方体，长方体高为1m、底面积为0.02m2，上端通过绝缘轻杆与控制电路的压敏电阻R接触，此时压敏电阻受到的压力为零。压敏电阻R的阻值随压力F的增大而减小，部分数据如下表。控制电路电源电压U=12V，定值电阻R0为保护电阻。当控制电路的电流I≥0.5A时，电磁铁将衔铁吸合，工作电路断开，水泵停止给储水箱抽水。（1）若水泵的额定功率为440W，正常工作时通过的电流是多少？（2）要使储水箱装满水时水泵恰能自动停止工作，R0应为多少？（3）从水箱顶部给空水箱注满水的过程中，水的重力所做的功是多少？压力F/N180185190195200压敏电阻R/（2021·福建·T32）如图是某电蒸锅的内部简化电路图，R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为484Ω，加热档功率为1200W。用此电蒸锅对质量为1.2kg的水加热使其温度升高75℃，需要的时间为375s，已知c水=4.2×103J/（kg•℃）。求：（1）保温档的功率；（2）电阻R2的阻值；（3）电蒸锅的加热效率。4、（2021·广东·T22）如图甲电路，电源电压不变，闭合开关S，将滑动变阻器R的滑片P由a移动到b时，R0的电功率和电流的P-I关系图像如图乙所示，求：（1）电源电压；（2）滑动变阻器的最大阻值。5、（2021·广东·T17）如图甲是某品牌家用电吹风，其电路如图乙所示，R1、R2为电阻丝，M为电动机。通过调节开关，可使电吹风分别处于“停止”“冷风”“暖风”或“热风”四种状态。（1）要使电吹风正常工作，图甲中的A处应安装______，B处应安装______（选填“电动机”或“电阻丝”）；（2）如图乙，要使电吹风处于“冷风”状态，应闭合开关______。要使电吹风处于“暖风”状态，应闭合开关______；（3）已知电吹风处于“暖风”状态时，从出风口吹出的空气温度升高了20℃；处于“热风”状态时，从出风口吹出的空气温度升高了30℃，假设这两种状态下的热效率相同，相同时间内吹出的空气质量相同，则R1:R2=_______；（4）电吹风用了几年后，由于电阻丝的升华，实际发热功率会______（选填“变大”“变小”或“不变”）。6、（2021·海南·T22）为了庆祝中国共产党成立100周年，某校开展了科技竞赛活动，物理兴趣小组设计了车速提醒简化电路，如图甲所示，电源电压保持不变，定值电阻R的阻值为10，Rv为可变电阻，当电压表的示数达到某一数值时提醒驾驶员车速过快，需要减速。当车速从0加速到120km/h的过程中，Rv消耗的电功率随电流变化的图像如图乙所示；图丙是Rv的阻值与车速关系的图像。求：（1）由图丙可知，车速越大，Rv的阻值越______（选填“大”或“小”）；（2）当车速为120km/h时，电流表示数为0.2A，求此时电压表的示数和Rv的阻值______。（3）电源电压的大小______；（4）当车速是60km/h时，电压表的示数______。7、（2021·吉林·T18）如图所示，的电阻为，闭合开关后，通过电阻和的电流分别为和，求：（1）电源电压；（2）整个电路消耗的总功率。8、（2021·宁夏·T16）国产某品牌手机配置“，”大容量电池，采用“超级快充”技术，极大方便了人们的使用。（1）电池充满电后，储存的电能为多少？（2）如图所示的两个充电器，一个标注“输出，”，另一个标注“输出，”，其中哪一个是快速充电器？请通过计算说明。（3）有人发现，“超级快充”的充电线比普通的充电线粗。请从线路安全的角度分析原因。

9、（2021·青海·T30）酒驾、醉驾会给交通安全带来巨大隐患，便携式酒精测试仪给交警执法带来了极大的便利。如图1所示，是便携式酒精测试仪的原理图，电源电压恒为3V，Rp是酒精气体传感器，其阻值随酒精气体浓度变化的规律如图2所示，R0是报警器，其电阻值恒定为50Ω。问：（1）当气体中酒精浓度为0时，电路中的电流是多少？通电10s电流产生的热量是多少？（2）我国法律规定，当每100ml的气体中酒精浓度大于或等于20mg小于80mg为酒驾，大于或等于80mg为醉驾。在对某司机的检测中，电压表的示数为2V，通过计算分析该司机属于酒驾还是醉驾。10、（2021·山西·T22）小伟家的电热饮水机通过旋钮开关可以实现加热和保温两个挡位的切换。小伟查阅资料得到饮水机的部分信息如下表。饮水机正常加热7min，可将质量为1kg的水从20℃加热到沸腾（标准大气压），然后转入保温状态。请你结合小伟的调查研究，解决下列问题：（1）在图中虚线框内画出导线、电阻R1和电阻R2三个元件的符号，将饮水机的电路图连接完整。（旋钮开关位于a、a点，表示a与a接通）（2）加热过程中，饮水机的加热效率。（水的比热容4.2103J/（kg·℃））额定电压U/V220加热功率P1/W1000保温功率P2/W100电阻R1/Ω435.6电阻R2/Ω48.411、（2021·天津·T25）现准备自制一个最大阻值为Rm的滑动变阻器，要购买涂有绝缘层的电阻丝，需提前借助实验得知所用电阻丝的长度。可供选择的器材有：一段长为l0的电阻丝样品（阻值在2～3Ω之间，两端留有接线头），电压约为12V的电源（电源电压不变），阻值为5Ω的定值电阻R0，一个量程为00.6A的电流表，一个量程为015V的电压表，开关和导线若干。请你合理选择器材设计实验方案，确定出制作变阻器的电阻丝长度L。要求：（1）画出实验电路图（电阻丝用“”表示）；（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；（3）写出电阻丝长度L的数学表达式（用己知量和测量量表示）。12、（2021·天津·T21）如图所示的电路，电源电压保持不变，电阻R1、R2分别为20Ω和30Ω，只闭合开关S1时，电流表的示数为0.3A，求：（1）电源电压；（2）S1、S2均闭合时，电流表的示数。13、（2021·天津·T20）额定功率为1000W的电热水壶正常工作时，把质量为1kg的水从20℃加热到100℃。已知c水=4.2×103J/(kg·℃)，不计热量损失，求：（1）水吸收的热量；（2）加热所需的时间。14、（2021·新疆·T21）如图所示的电路中，R1=2Ω，R2=4Ω，闭合开关S后，电流表的示数为0.50A。求：（1）电路的总电阻；（2）电压表的示数；（3）电阻R2在1min内产生的热量。15、（2021·云南昆明·T24）如图所示的电路，电源电压为6V保持不变，R1=4。开关闭合，滑动变阻器R2的滑片置于a端时，电压表V1的示数为2V，求：（1）电压表V2的示数；（2）电流表的示数；（3）整个电路的功率；（4）当滑片滑到b端时，通电1min电流做的功。16、（2021·河北·T18）如图所示，小灯泡L规格为“5V1W”，R0=50Ω，电源电压不变，电流表的量程为“0~0.6A”、“0~3A”。闭合开关，小灯泡L正常发光。（1）求R0的功率和电源电压；（2）拆除小灯泡L，从规格分别为“10Ω1A”、“100Ω0.5A”的滑动变阻器中选择其中之一，以及若干导线连入电路，选择哪种规格的变阻器电路消耗的功率最大？最大功率是多少？1、【答案】（1）0.5A；（2）55Ω【解析】解：（1）低温档时，开关S1闭合S2断开，R1接入电路，低温档功率为110W，通过电路的电流（2）高温档时，开关S1S2闭合，R1、R2并联，R2功率为电热丝R2的阻值答：（1）低温档时通过电路的电流0.5A；（2）电热丝R2的阻值55Ω。2、【答案】（1）2A；（2）10Ω；（3）3900J【解析】解：（1）正常工作时通过的电流是（2）长方体体积V=Sh=0.02m2×1m=0.02m3装满水时长方体浮力为F浮=ρgV=103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N对压敏电阻压力F=200N-5N=195N此时压敏电阻为14Ω，R0应为（3）水体积为水的重力重心高度变化为0.5m，所以水的重力所做的功是答：（1）若水泵的额定功率为440W，正常工作时通过的电流是2A；（2）要使储水箱装满水时水泵恰能自动停止工作，R0应为10Ω；（3）从水箱顶部给空水箱注满水的过程中，水的重力所做的功是3900J。3、【答案】（1）100W；（2）44Ω；（3）84%【解析】解：（1）闭合开关S1，断开开关S2，电路中只有R1接入电路，此时电路处于保温档，保温档功率（2）闭合开关S1、S2，电路中只有R1、R2并联接入电路，电路处于加热档，R2的功率由可知，R2的电阻（3）水温度升高75℃吸收的热量这个过程消耗的电能电蒸锅的加热效率答：（1）保温档的功率为100W；（2）电阻R2的阻值44Ω；（3）电蒸锅的加热效率为84％。4、【答案】（1）9V；（2）72欧【解析】解：（1）当滑片P在b端时，只有R0工作，电流最大为电源电压为（2）R0的阻值为当滑片P在a端时，电阻最大，电流最小，此时总电阻为滑动变阻器最大电阻为答：（1）电源电压为9V；（2）滑动变阻器的最大阻值为72Ω。5、【答案】电阻丝电动机SS和S11:2变小【解析】（1）[1][2]电阻用来发热，电动机用来产生风，若A处装电动机，B处装电阻，则B处产生的热无法被风带出，会烧坏电吹风，因此A处应装电阻，B处装电动机，风将产生的热带出，形成热风。（2）[3]要吹冷风状态，则电阻不工作，电动机工作，应闭合开关S。[4]要吹暖风，由图，R1工作、R2不工作，因此应闭合开关S、S1。（3）[5]电吹风处于“暖风”状态时，R1和电动机并联，从出风口吹出的空气温度升高了20℃，此时发热功率为处于“热风”状态时，R1、R2、电动机并联，从出风口吹出的空气温度升高了30℃，此时发热功率为假设这两种状态下的热效率相同且都为η，则二种情况下空气吸热分别为两式相比得化简整理得可求得（4）[6]电阻丝升华，会变细，电阻值会变大，为纯电阻电路，根据功率公式可知，电阻增大时，发热功率会变小。6、【答案】大10V，50Ω12V9V【解析】（1）[1]由丙图可知，车速越快Rv的阻值越大。（2）[2]图甲的电路中，R与Rv串联，电压表测Rv的电压由图乙可知，电流为0.2A时,Rv的功率为2.0W，此时电压表的示数Rv的阻值为（3）[3]定值电阻R两端电压为根据串联电路的电压规律可得，电源电压为（4）[4]由图内可知，当车速达到60km/h时，Rv的电阻记为Rv′,根据数学相似三角形的知识可得解得阻值为30Ω，由串联电路的电阻规律可得，此时电路的总电阻根据欧姆定律可得，电流为此时电压表的示数为7、【答案】（1）3V；（2）2.7W【解析】解：（1）因为并联，所以电源电压等于R1电压为（2）整个电路消耗的总功率答：（1）电源电压3V；（2）整个电路消耗的总功率2.7W。8、【答案】（1）（2）“输出，”；（3）快充电器的线粗，电阻小，电线消耗的电能少，更节约用电。【解析】解（1）电池充满电后，储存的电能为（2）输出的功率为另外一个充电器故“输出，”充电快。答：（1）电池充满电后，储存的电能为；（2）“输出，”充电快；（3）根据可知，快充比普通充电器充电快，因为电流大，快充电器的线粗，电阻小，电线消耗的电能少，更节约用电。9、【答案】（1）0.01A，0.3J；（2）醉驾【解析】解：（1）当气体中酒精浓度为0时，由图知Rp=250Ω，又R0=50Ω，电路总电阻为R=Rp+R0=250Ω+50Ω=300Ω电源电压恒为3V，电路中电流为通电10s电流产生的热量是Q=I2Rt=（0.01A）2×300Ω×10s=0.3J（2）当电压表的示数为2V时，通过报警器的电流为由于传感器和报警器串联，传感器两端的电压为U传=U-U报=3V-2V=1V此时传感器的阻值为由图像可知，100ml的气体中酒精浓度大于80mg，该司机属于醉驾。答：（1）当气体中酒精浓度为0时，电路中的电流是0.01A，通电10s电流产生的热量是0.3J；（2）该司机属于醉驾。10、【答案】（1）或；（2）80%【解析】解（1）接aa表示开关断开，当开关接cc可知，可以是两电阻串联，根据可知，电源电压不变，总电阻最大，故电功率比较小，是保温档，根据可知，电阻最小时，总功率最大，故选择小电阻，故R2作为加热电阻，是加热档。如接bb；同理也可以接bb时，是保温档，接aa时，是高温档，故如下图所示：或。（2）水吸收的热量饮水机加热7min，消耗的电能饮水机的加热效率答：（2）饮水机的加热效率。11、【答案】（1）；（2）①按照电路图连接电路；②只闭合开关S1，该出电压表的示数U1；③再闭合开关S2，读出电压表的示数U2；（3）电阻丝长度【解析】（1）想要知道最大阻值为Rm的电阻丝的长度。可供选择的器材是一段长为l0的电阻丝样品（阻值在2～3Ω之间），我们需要测出这段长为l0的电阻丝的具体阻值是多大，电流表量程为00.6A，将定值电阻R0和电阻丝串联接入电路时电阻最大，此时电路中电流此电流已超过电流表最大测量值，基于此考虑，设计如下电路：（2）①按照电路图连接电路；②闭合开关S1，R0和电阻丝串联接入电路，电压表测R0两端电压，该出电压表的示数U1，此时电路电流③再闭合开关S2，只有R0接入电路，电压表测电源电压，读出电压表的示数U2。故R0和电阻丝串联接入电路时电阻丝两端电压电阻丝的电阻该电阻丝的长度为l0，假设阻值为Rm的电阻丝长度为L，则即解得（3）由（2）分析可知电阻丝长度12、【答案】（1）V；（2）A【解析】解：（1）电源电压为（2）此时两电阻并联，流过R2电流为电流表的示数答：（1）电源电压V；（2）S1、S2均闭合时，电流表的示数0.5A。13、【答案】（1）；（2）【解析】解：（1）水吸收的热量（2）加热所需的时间答：（1）水吸收的热量；（2）加热所需的时间s。14、【答案】（1）6Ω；（2）3V；（3）60J【解析】解：（1）从图中可以看到，两电阻R1和R2是串联的，串联电路的总电阻等于各用电器的电阻之和，R1=2Ω，R2=4Ω，那么电路的总电阻电路的总电阻是6Ω。（2）从图中可以看到，闭合开关后，电压表并联在电源的两端，测的是电源电压，电路的总电阻是6Ω，这是一个串联电路，电流表的示数是0.50A，即流过R1和R2的电流是0.50A，则根据欧姆定律的变换式可知，电源电压电源电压是3V，即电压表的示数是3V。（3）流过电阻R2的电流是0.50A，R2=4Ω，时间是1min=60s，根据焦