中考物理专题复习电热学综合题23个

解：(2)养生壶消耗的电能为：W ＝ kW ·h ＝0.1 kW·h＝3.6×105 J

由η ＝Q 吸

4.2×103 J/（kg·℃）×（100 ℃－25 ℃） (3)根据 P ＝ 可得：

P 额 1 210 W

电(热)学综合题 23 个

一、电器铭牌类

1. 当今市场大部分加热产品的材质为铁、铝、不锈钢等，使用过程中会发生多种二次化 学反应，产生金属离子及有害物质，所以渐渐流行起玻璃电热水壶.玻璃电热水壶是指一种用 于养生保健的可以烹饮的容器，类似于电水壶，其最大的特点是采用一种新型的电加热材料， 通过高温把电热膜电子浆料(金属化合物)喷涂在玻璃表面形成面状电阻，在两端制作银电极， 通电后产生热量把壶内的水加热.小明家买了一只养生壶(图甲)，其铭牌如下表所示.小明关 闭了家中的其他所有用电器，并在壶中加入初温为 25 ℃的水，6 min 将水烧开(标准大气压 下)，求：

型号

额定电压

频率

额定功率

HX ﹣201504

220 V

50 Hz

1 210 W

(1)烧水时是通过 方式改变了水的内能.

(2)在加热过程中家用电能表(图乙)的转盘转了 300 转，此过程中养生壶消耗的电能为多 少；如果养生壶的热效率是 87.5%，此过程中壶中水的质量是多少[水的比热容为 4.2×103 J/(kg·℃)]；

(3)不考虑温度对电阻的影响，在此过程中，养生壶两端的实际电压是多少.

第 1 题图

【答案】(1)热传递

300 r

3 000 r W

×100%可得：水吸收的热量为：

Q 吸＝W η ＝3.6×105 J ×87.5%＝3.15×105 J

Q 由 Q 吸＝cm Δ t

可得：m ＝c Δ吸

t ＝

3.15×105 J

＝1 kg

U 2

R

U 2 （220 V ）2 R ＝ 额＝ ＝40 Ω 又 t ＝6 min ＝360 s

实际电功率为：P

实

＝＝

t360s

由ρ＝可知，牛奶的质量为m＝ρ

m

Q

吸

3.125×104J

W 3.36×104J

4

W 3.6×105J

＝1000W

则实际电压为：U

实

＝P

实

R＝1000W×40Ω＝200V

2.如图甲所示为新一代节能光波炉，其加热的能源利用率可高达90%以上，而靠电炉丝加热的电器只有60～70%.光波炉的部分技术参数如图乙所示.[c

牛奶

＝2.5×103 J/(kg·℃)，ρ

牛奶

＝1.0×103kg/m3]

(1)光波炉工作时使用的光波属于波.

(2)光波炉在微波挡将一盒250mL的牛奶从10℃加热到60℃需要28s，则该光波炉在使用微波挡加热牛奶时的效率为多大？(计算结果保留整数)

(3)若每天使用该光波炉(微波和光波同时使用)的时间平均为10min，则每个月(按30天计算)光波炉消耗的电能为多少千瓦时？

第2题图

【答案】(1)电磁

解：(2)牛奶的体积V＝250mL＝250cm3＝2.5×10－4m3

V牛奶

V＝1.0×103kg/m3×2.5×10－4m3＝0.25kg 牛奶吸收的热量：

Q

吸

＝c

牛奶

mΔt＝2.5×103J/(kg·℃)×0.25kg×(60℃－10℃)＝3.125×10J 光波炉消耗的电能：W＝Pt＝1200W×28s＝3.36×104J

光波炉在微波挡的效率为：η＝×100%＝×100%≈93%

(3)P

总

＝P

微波

＋P

光波

＝1200W＋800W＝2000W＝2kW

10

一个月光波炉消耗的电能为：W

总

＝P

总

t＝30×2kW×

60

h＝10kW·h

3.某新款双桶洗衣机的部分技术数据如下表所示.

型号

参数

洗涤

脱水

额定电压

220V

220V

XXX

频率

50Hz

50Hz

功率

450W

550W

求：(1)为了便于洗涤，该洗衣机在洗涤之前会先进水30L，之后把水从20℃加热到60℃以便浸泡衣服，则这一过程水吸收的热量是多少？[c

水

＝4.2×103J/(kg·℃)]

(2)把洗衣机洗涤时从正转→停→反转→停的过程记作一次周期性变化(如图所示)，那么该洗衣机洗涤时完成一次周期性变化所消耗的能量为多少焦耳？

70 s W 总 3.24×105 J

W 电 3.6×105 J

解：(2)正常工作时的电流：I ＝ ＝ ＝2 A

P 40 W

第 3 题图

(3)该洗衣机在 14 min 的洗涤过程中，若洗衣机实际消耗电能为 0.1 度，则该洗衣机洗 涤效率多大？

【答案】解：(1)水的质量 m 水＝ρ 水 V 水＝1×103 kg/m 3×30×10－3 m 3＝30 kg

水吸收的热量 Q 吸＝c 水 m 水Δt ＝4.2×103 J/(kg·℃)×30 kg×(60 ℃－20 ℃)＝ 5.04×106 J

(2) 由洗衣机的洗涤工作顺序可知，一次洗衣周期时间为 70 s ，洗涤工作时间为 60 s ， 只有洗涤工作时才消耗能量，所以一次周期性变化所消耗的能量 W ＝P 洗 t ＝450 W×60 s ＝2.7×104 J

14×60 s

(3)在 14 min 的洗涤时间里，洗衣机一共经历了 ＝12 个洗涤周期，则消耗的能

量

W 总 ＝12×2.7×104 J ＝3.24×105 J

洗涤过程中实际消耗电能

W 电＝0.1 度＝0.1 kW·h＝3.6×105 J 所以洗涤效率 η ＝ ×100%＝ ×100%＝90%

4. 扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定

的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作.一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物吸纳进 入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能.如图为某品牌扫地机器人，其铭牌参数如下 表所示.

第4题图

额定电压

额定功率 电池类型

充电时间

工作时间 20 V

40 W

3 000 mAh

4 h

100～120 min

(1)扫地机器人主要部件是 (选填“电动机”或“发电机”)，其工作原理是： _________________.

(2)该扫地机器人正常工作时的电流是多少？

(3)该扫地机器人充满电时电池储存电能为多少？这些电能能使机器人正常工作多长时 间？

【答案】(1)电动机 通电导体在磁场中受力运动

P 40 W

U 20 V

(3)储存总电能：

W ＝UIt ＝20 V×3 A×3 600 s ＝2.16×105 J

W 2.16×105 J

正常工作时间：t ＝ ＝ ＝5 400 s

5. 抽油烟机是一种净化厨房环境的厨房电器.它能将炉灶燃烧的废物和烹饪过程中产生

功率223W

U220V

N 3.6×106J

电能表实际转动圈数：n＝×1800r＝33r

的对人体有害的油烟迅速抽走，排出室内，减少污染，净化空气，并有防毒、防爆的安全保障作用.下表是某品牌抽油烟机的铭牌.

额定电压220V

电机输入功率

最大照明功率

220W

1.5W×2

第5题图

(1)该油烟机只有电机单独正常工作时，通过的电流是多少？

(2)电机单独正常工作5min，消耗的电能是多少？

(3)小明想检验该抽油烟机是否合格，他观察家里安装的电能表上标有1800r/(kW·h)，关闭家里所有用电器，只让抽油烟机的电机单独工作5min，请你帮他计算，电能表转盘应转多少转该抽油烟机才合格？

P220W

【答案】解：(1)通过电机的电流：I＝＝＝1A

(2)W＝Pt＝220W×5×60s＝6.6×104J

n W

(3)根据W＝×3.6×106J知n＝×N

6.6×104J

3.6×106J

若5min内电能表转盘转过33r，则该油烟机合格.

6.电蒸锅也叫电蒸笼，是一种在传统的木蒸笼、铝蒸笼、竹蒸笼等基础上开发出来的用电热蒸气原理来直接清蒸各种美食的厨房电器.小万家买了一台电蒸锅如图甲所示，电蒸锅的部分参数如表格所示.(忽略温度对加热电阻的影响)求.

第6题图

XX电蒸锅

额定电压

额定功率

额定频率

水箱容量

蒸笼容量

定时时间

220V

1100W

50Hz

2.5L

7.5L

60min

U2

额

（220V）2

P

额

1100W

R44Ω

P

额

1100W

解：(2)由P＝可得，R

1

＝＝

R P

加热

5000W

R

1

＋R

2

9.68Ω＋10Ω

(1)电蒸锅应使用图乙中(选填“上”或“下”)面的插座，目的是使电蒸锅的与大地相连，防止因漏电而造成触电事故.

(2)电蒸锅的加热电阻为多少？若某次电路中的实际电压为198V，在此电压下利用定时时间蒸熟食物消耗的电能为多少？

(3)如果把满箱初始温度为25℃的水烧开(1标准大气压下)，电蒸锅的热效率为90%，所需要的时间是多少？[c

水

＝4.2×103J/(kg·℃)]

【答案】(1)下金属外壳

解：(2)电蒸锅的加热电阻R＝＝＝44Ω

由于电阻不变，所以当实际电压为198V时，加热电阻仍为44Ω，加热时间等于定时

U2（198V）2

时间时消耗的电能W＝t＝×60×60s≈3.2×106J

(3)水箱装满水时，水的质量是m＝ρ

水

V＝1.0×103kg/m3×2.5×10－3m3＝2.5kg

此时水吸收的热量Q

吸

＝c

水

m(t－t

)＝4.2×103J/(kg·℃)×2.5kg×(100℃－25℃)＝7.875×105J

Q

此时消耗的电能W′＝吸＝

η

7.875×105J

90%

＝8.75×105J

W′8.75×105J

则加热时间t′＝＝≈795.5s

二、挡位变化的电路图类

7.如图甲所示是家庭常用的电热淋浴器，乙图是其简化电路(R

1

、R

2

都是加热电阻).已知电热淋浴器的额定电压为220V，容量为50L，加热功率为5kW.求：

(1)开关接“1”时，电热淋浴器处于状态.

(2)R

1

的电阻；(开关跳转至2位置)若R

2

＝10Ω，电热淋浴器处于保温状态时消耗的电功率约为多少？

(3)将水箱装满加热20min，则需要消耗多少电能？

第7题图

【答案】(1)加热

U2U2（220V）2

＝9.68Ω

电热淋浴器处于保温状态时，电路中R

1

与R

2

串联，消耗的电功率

U2（220V）2

P＝＝≈2459W

(3)加热20min，需要消耗的电能为

W＝Pt＝5000W×20×60s＝6×106J

8.如图是某款多功能多挡位电火锅的简化电路图，R

1

和R

2

为电热丝，R

为调温电阻，通过开关S

1

、S

2

和温控开关S

3

的通断可使电火锅在不同挡位下工作，其挡位Ⅰ、Ⅱ功率较小，

Q 吸 6.72×105 J

W 9.6×105 J 可得 R 总＝

＝ P 3 2 000 W I min ＝ ＝ ≈0.5 A

S 该

挡位Ⅲ功率最大且不可调节.下表是部分铭牌参数.

额定电压

额定频率

挡位Ⅲ功率

220 V

50 Hz

2 000 W

第 8 题图

(1)当电火锅以最大挡位Ⅲ工作时，开关 S 1、 2 均

闭合，温控开关 S 3 应 (选填“闭

合”或“断开”).

(2)当电火锅以最大挡位Ⅲ正常工作时，将锅内 2 kg 水由 20 ℃加热到沸腾用时 8 min ，

该电火锅的效率为多大？[在 1 个标准大气压下，c 水＝4.2×103 J/(kg·℃)]

(3)当只闭合开关 S 1 时，电火锅在挡位Ⅰ正常工作. 若 R 2＝100 Ω ，调温电阻 R 0 的最大 阻值为 400 Ω ，计算电热丝 R 1 的电阻值和在挡位Ⅰ工作时的最小电流. (结果保留一位小 数)

【答案】(1)闭合

【解析】分析电路图可知，当开关 S 1、S 2 均闭合时，R 1 与 R 2 并联，要使电火锅在最

U 2

大挡位Ⅲ工作，由 P ＝ R 知电路中的电阻应最小，则 R 0 必须短路，即温控开关 S 3 闭合.

解：(2)电火锅在最大挡位Ⅲ工作 8 min 消耗的电能 W ＝P 3t ＝2 000 W ×8×60 s ＝9.6×105 J

水吸收的热量 Q 吸 ＝ c 水 m Δ t ＝ 4.2 × 103 J/ (kg·℃)×2 kg ×(100 ℃－20 ℃)＝

6.72×105 J η＝ ×100%＝ ×100%＝70%

(3)当电火锅以最大挡位Ⅲ正常工作时，S 1、S 2、S 3 都闭合，R 0 被短路，R 1 与 R 2 并联，则

U 2 （220 V ）2

＝24.2 Ω

根据并联电阻关系知 R 1≈31.9 Ω

当电火锅在挡位Ⅰ正常工作时，R 0 与 R 1 串联，且 R 0 阻值最大时，电路中电流最小，则 U 220 V R 1＋R 0 31.9 Ω ＋400 Ω

9. 如图甲为某款利用高温水蒸气熨烫衣服的便携式挂烫机， 挂烫机的正常工作电压为 220 V ，水箱最多装水 1.5 L ，加热功率有高低两个挡位，它的工作电路原理如图乙所示，R 1、 R 2 为阻值相同的发热电阻，0、1、2 为触点，S 2 为旋转开关，实现关、低挡、高挡的转换， 其高挡时的额定功率为 1 210 W.使用时，水箱中一部分水通过进水阀门进入电热杯受热至沸 腾，产生的水蒸气通过蒸汽软管从蒸汽喷头喷出，从而熨烫衣服.

由P＝得：R

2

＝＝

R

2

P1210W

R R

1

＋R

2

40Ω＋40Ω

由P＝得：R

1

＝＝

R

1

P605W

W

W＝＝＝80000J

P1210W

第9题图

(1)求该挂烫机发热电阻的阻值.

(2)求该挂烫机低挡的功率.

(3)若将工作电路改为图丙所示电路，且保证加热功率不变，则发热电阻的阻值应为多大？

(4)若该挂烫机的加热效率为84%，则将电热杯内0.2kg、20℃的水加热到100℃需要的时间至少是多少？[c

水

＝4.2×103J/(kg·℃)]

【答案】解：(1)当处于高挡时，开关S

2

旋至1、2之间，电路中只有电阻R

2

工作U2U2（220V）2

＝40Ω

(2)当处于低挡时，开关S

2

旋至0、1之间，电路中R

1

、R

2

串联接入电路挂烫机低挡的功率为：

U2U2（220V）2

P＝＝＝＝605W

(3)图丙电路处于低挡时，开关S

2

旋至0、1之间，电路中只有电阻R

1

工作

U2U2（220V）2

＝80Ω

(4)水吸收的热量为：Q＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×0.2kg×(100℃－20℃)＝67 200J

Q

由η＝×100%＝84%得：

Q67200J

84%84%

W80000J

由W＝Pt得：t＝＝≈66.1s

10.如图甲所示为某电热炉，其工作原理如图乙所示，下表为其铭牌的部分参数(其中高

温挡的额定功率模糊不清)，R

1

、R

2

均为电热丝(电阻不随温度变化).求：

R＝R

1

＋R

2

＝＝

P

低

550W

中温挡时，R

1

＝＝

P

中

1100W

R

总

22Ω

P P2200W

第10题图

(1)开关S

1

断开，开关S

2

接到b，电热炉处于挡.

(2)电热炉高温挡的功率是多少？

(3)若电能全部转化为热能，用电热炉将2.2kg的初温为25℃的水加热至沸腾最少需要多长时间(在标准大气压下)？[c

水

＝4.2×103J/(kg·℃)]

【答案】(1)低温

【解析】①当开关S

1

闭合，S

2

接a时，R

1

与R

2

并联；②当开关S

1

闭合，S

2

接b时，R

2

被

U2

短路，电路中只有R

1

工作；③当开关S

1

断开，S

2

接b时，R

1

与R

2

串联.根据P＝R可知电压一

定时，电阻越小，电路消耗的功率最大，则开关S

1

断开，开关S

2

接b时，电热炉处于低温挡.

解：(2)低温挡时，

U2（220V）2

＝88Ω

U2（220V）2

＝44Ω

R

2

＝88Ω－44Ω＝44Ω

该电热炉处于高温挡时，R

1

、R

2

并联，总电阻R

总

＝22Ω

U2（220V）2

功率P

高

＝＝＝2200W

(3)水吸收的热量Q＝c

水

mΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×2.2kg×(100℃－25℃)＝6.93×105J

W Q 6.93×105J

需要时间t＝＝＝＝315s

11.如图甲为一种新型热饮咖啡机，图乙是它工作电路的简化图，R

1

、R

2

为发热电阻，S

为温控开关.其相关参数如表所示.求：

第11题图

(1)热饮咖啡机是利用原理来工作的，在加热过程中，主要通过方式使咖啡的内能增加.

(2)电阻R

2

的阻值是多少？在加热状态时，通过电路的总电流是多少？

(3)若把质量为0.8kg的咖啡从20℃加热到90℃需要6min，该咖啡机的热效率为多

R

2

＝＝

P

保温

40W

Q

吸

2.24×105J

W 3.168×105J

U＝220V

5

根据P＝可知R

1

＝＝

R P

高温

1100W

根据P＝可知R

总

＝＝

R P

低温

440W

U220V

少？[c

咖啡

＝4×103J/(kg·℃)]

【答案】(1)电流热效应热传递

解：(2)由题图可知，当S闭合、S

断开时，电路为R

2

的简单电路，此时热饮咖啡机处于保温状态，由铭牌参数可知R

2

的阻值为

U2（220V）2

＝1210Ω

热饮咖啡机处于加热状态时，通过电路的总电流为I

加热

＝

P

加热

880W

＝4A

(3)咖啡吸收的热量

Q

吸

＝c

咖啡

m(t－t

)＝4×103J/(kg·℃)×0.8kg×(90℃－20℃)＝2.24×10J 咖啡机消耗的电能为

W＝P

加热

t

加热

＝880W×6×60s＝3.168×105J

该咖啡机的热效率

η＝×100%＝×100%≈70.7%

12.小芳家新买了一台电烤箱，其铭牌参数和内部简化电路如下图所示，R

1

、R

2

均为电热丝.

第12题图

(1)该电烤箱在高温挡烘烤1000s消耗的电能是多少？

(2)电路中R

1

、R

2

的阻值分别为多少？

(3)该电烤箱在低温挡正常工作时，R

1

消耗的功率是多少？

【答案】解：(1)利用高温挡烘烤消耗的电能

W＝P

高温

t＝1100W×1000s＝1.1×106J

(2)由题图可知，当开关S

1

、S

2

都闭合时，R

2

被短路，电路中只有R

1

，此时电烤箱处于高温挡

U2U2（220V）2

＝44Ω

当开关S

1

闭合、S

2

断开时，R

1

和R

2

串联在电路中，此时电烤箱处于低温挡

U2U2（220V）2

＝110Ω

根据串联电路总电阻等于各分电阻之和可知

R

2

＝R

总

－R

1

＝110Ω－44Ω＝66Ω

(3)电烤箱在低温挡工作时，电路中的电流

P440W

I＝低温＝＝2A

解：(2)根据P＝可知，当U一定时，R越小，P越大.所以高温挡工作时S接“2”，

R

1

R

1

＝＝

P

1

1100W

U220V

此时R

1

消耗的电功率为

P＝I2R

1

＝(2A)2×44Ω＝176W

三、铭牌结合电路图类

13.一台电烤箱的铭牌如表所示，其内部简化电路如图所示，R

1

和R

2

均为电热丝，求：

(1)电烤箱是利用原理工作的.

(2)电路中R

1

的阻值；电烤箱在低温挡正常工作时，电路中的电流和R

1

的功率；

(3)电烤箱在高温挡正常工作10min所消耗的电能.

第13题图

【答案】(1)电流的热效应

U2

R

U2

仅R

1

工作，此时功率P

1

＝1100W.由P

1

＝得：

U2（220V）2

＝44Ω

低温挡工作时S接“1”，R

1

、R

2

串联，此时功率P

2

＝440W.电路中的电流P440W

I＝2＝＝2A

R

1

消耗的功率是

P′＝I2R

1

＝(2A)2×44Ω＝176W

(3)电烤箱在高温工作时，功率P

1

＝1100W，工作时间t＝10min＝600s.电烤箱在高温挡工作10min消耗的电能

W＝P

1

t＝1100W×600s＝6.6×105J

14.(8分)如图甲所示为家用电热饮水机及其铭牌，图乙是它的工作简化电路，R

1

和R

2都是发热电阻，其中S是温度自动控制开关.当温度升高到一定值时，电热饮水机自动切换到保温状态.(不计温度对电阻的影响)

(1)当开关S接1时，电热饮水机处于状态.(选填“加热”或“保温”)

(2)电热饮水机加热时，电路中的电流是多少？电阻R

1

的阻值是多大？

(3)电热饮水机保温11min，电阻R

1

所消耗的电能是多少？

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，由 P ＝ 可知，开关 S 接 1 时，电路中的电阻最大，

U 额 220 V 开关 S 接 2 时，电热饮水机处于加热挡，R 2 的电阻：R 2＝ U 额 220 V

I 5 A R 总＝ 额 ＝ P 保温

100 W 电热饮水机保温 11 min 时，电阻 R 1 所消耗的电能：W ＝Q ＝I ′2R 1t ＝( U 额

R 总

第 14 题图

【答案】(1)保温

【解析】由电路图可知，开关 S 接 1 时 R 1 与 R 2 串联，开关 S 接 2 时电路为 R 2 的简单电路，

U 2

R

功率最小，电热饮水机处于保温挡.

解：(2)已知 P 加热＝1 100 W ，U 额＝220 V

由 P ＝UI 可得，电热饮水机加热时，电路中的电流为：

P 1 100 W I ＝ 加热

＝ ＝5 A

＝ ＝44 Ω

开关接 1 时，电路中的总电阻为：

U 2 （220 V ）2

＝484 Ω

由 R 总＝R 1＋R 2 可得，

R 1＝R 总－R 2＝484 Ω －44 Ω ＝440 Ω

(3)电热饮水机保温时的电流为：I ′＝U 额

R 总

)2×440 Ω ×11

×60 s ＝6×104 J

15. 如图甲所示是新型智能电饭锅，它有两个挡位，分别是高温烧煮挡和保温焖饭挡， 其原理图如图乙所示(虚线框内为电饭锅的发热部位)，图丙是智能电饭锅的部分参数.

(1)当电饭锅处于高温烧煮状态时，开关 S 置于 (选填“1”或“2”). (2)保温焖饭时，电路中的电流是多少？R 2 的阻值是多大？

(3)若只要求保温焖饭挡的功率提升 10%，请通过计算具体说明改进措施.

U 220 V 所以 R 1＝ ＝ P 高 1 100 W 所以 R 总＝R 1＋R 2＝ ＝

P 保温 22 W R 总′＝ ＝

P 1 24.2 W R

第 15 题图

【答案】(1)2

【解析】由题图可知，开关 S 置于 2 挡时，只有电阻 R 1 接入电路中，总电阻最小，电流 最大，功率最大.

解：(2)当开关接 1 时，处于保温状态，这时两个电阻是串联的，保温焖饭时电路中电流：

P 22 W I ＝ 保温＝ ＝0.1 A

当开关 S 置于 2 时，只有电阻 R 1 接入电路中，

U 2 （220 V ）2

＝44 Ω

当处于保温状态时，两个电阻是串联的，

U 2 （220 V ）2

＝2 200 Ω

所以 R 2＝R 总－R 1＝2 200 Ω －44 Ω ＝2 156 Ω (3)保温时的功率为：P 保温 ＝22 W

当保温焖饭挡的功率提升 10%时，此时的功率应为： P 1＝P 保温(1＋10%)＝22 W×(1＋10%)＝24.2 W

所需要的总电阻为：

U 2 （220 V ）2 ＝2 000 Ω

得出 R 2′＝R 总′－R 1 ＝ 2 000 Ω －44 Ω ＝1 956 Ω 因此，应将 R 2 换成阻值为 1 956 Ω 的电阻.

16. 电热式加湿器是根据电流的热效应，将电能转换成热能的原理制成的，电加热管浸 没在电热槽的水中，电热管产生热量时，水沸腾变为水蒸气，从而产生一个适度的湿度环境， 如图甲是一款电热加湿器，其发热电路如图乙所示， 1、R 2 为阻值相同的发热电阻，1、2、3、

4 为触点，S 为旋转型开关，实现低、高挡的转换，设计参数如下表.求：

R

1

＝＝

P

高

400W

P

低

＝

R

1

＋R

2

121Ω＋121Ω

第16题图

额定电压

额定最大发热功率

水箱容积

适用面积

220V

400W

4L

40～60m2

(1)开关接触点3、4时，电热加湿器处于状态.

(2)电阻R

1

的阻值；加湿器在低挡时的发热功率为多少；

(3)若加热前水温为20℃，电热槽内气压为1个标准大气压，从加热到沸腾最短时间为3min，则电热槽中水的质量是多少[不计热损失，c

水

＝4.2×103J/(kg·℃)，结果保留两位小数].

【答案】(1)加热

解：(2)电热加湿器在高挡时，开关旋至3、4触点，R

2

被短路，电路中只有R

1

连入，

U2

由P＝R可得，R

1

的阻值

U2（220V）2

＝121Ω

由R

1

、R

2

为阻值相同的发热电阻可得，

R

2

＝R

1

＝121Ω

当加湿器在低挡时，开关旋至2、3触点，R

1

与R

2

串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，低挡时的发热功率：

U2（220V）2

＝＝200W

(3)加热时间最短时，电热槽的发热功率为400W且不考虑热量的损失，由W＝Q

吸

可得：P

高

t＝c

水

m(t－t

)，即400W×3×60s＝4.2×103J/(kg·℃)×m×(100℃－20℃)解得：m≈0.21kg

17.家用电吹风简化电路及主要技术参数如图所示.根据题目的信息回答下列问题：

第17题图

电动机的电阻R＝

U

I′ 1.2A

电动机正常工作时的效率：η＝

P

输出

P 4.8W

【答案】解：(1)由P＝得，电热丝的电阻

P

R

605W

(1)选择开关接(选填“AB”“BC”或“CD”)时，电吹风送冷风.

(2)电热丝的电阻为多少？

(3)若电动机的内阻为44Ω，则电动机的机械效率为多少？

【答案】(1)BC

解：(2)由图乙可知，电动机正常工作时的电流I＝0.4A，则

P＝UI＝12V×0.4A＝4.8W

(3)由图乙可知电动机未转动时的电流

I′＝1.2A，由欧姆定律得：

12V

＝＝10Ω

电动机正常工作时的发热功率

P

热

＝I2R＝(0.4A)2×10Ω＝1.6W

P

输出

＝P－P

热

＝4.8W－1.6W＝3.2W

3.2W

×100%＝×100%≈66.7%

18.小明和妈妈一起去商场选购了一款全自动豆浆机，豆浆机的主要结构如图甲，电路原理图可等效成图乙，其铭牌如图丙.豆浆机正常工作做一次豆浆的过程：通电后0～1min 粉碎打浆，1～5min加热，5～6min再次粉碎打浆，6～10min加热.请你帮小明解决下列问题：

第18题图

(1)豆浆机正常工作电热丝电阻是多少？

(2)豆浆机正常工作做一次豆浆，电流做功多少焦？

(3)小明想了解家里电路的实际电压，于是将家里的其他用电器都关闭，他观察到豆浆机的电热丝工作时，家里标有“2000r/(kW·h)”字样的电能表转盘在3min内转了50转，则他家电路的实际电压是多少？(不考虑温度对电阻的影响)

(4)豆浆机在制作豆浆过程中可以将0.8kg的豆浆温度升高40℃，豆浆比热容为4.2×103J/(kg·℃)，该豆浆机加热时的效率是多少？(结果保留两位小数)

U2

R

U2（220V）2

R＝＝＝80Ω

豆浆机实际功率：P

实

＝

W

实

9×104J

t3×60s

Q

吸

1.344×105J

W

1

2.904×105J

h kW·h＝

电热丝阻值为R

1

＝＝

U

I

1

4A

(2)由题意可知，豆浆机正常工作做一次豆浆，电热丝的工作时间t

1

＝8min，电动机工作时间t

2

＝2min，电热丝产生的热量：

Q＝W

1

＝Pt

1

＝605W×8×60s＝2.904×105J

电流做功：W＝P

电动机

t

2

＋Q＝100W×2×60s＋2.904×105J＝3.024×105J

111

(3)豆浆机3min内消耗的电能W

实

＝

2000

×50kW·＝

4040

×3.6×106J＝9×104 J

＝＝500W

电路实际电压：

U

实

＝P

实

R＝500W×80Ω＝200V

(4)豆浆吸收的热量Q

吸

＝cm(t－t

)＝4.2×103J/(kg·℃)×0.8kg×40℃＝1.344×105 J

由(1)可知，豆浆机加热时间t＝8min＝480s

消耗电能W

1

＝2.904×105J

加热时的效率

η＝×100%＝×100%≈46%

四、电路图结合坐标图像类

19.电动豆浆机的实物图和简化电路图分别如图甲、乙所示，豆浆机工作过程可简化为单独加热、单独研碎、单独加热三个阶段，电机内阻为2Ω，豆浆机整个制作豆浆的时间为20min，丙图是豆浆机工作过程中电流与时间的关系图像.[水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)]求：

(1)豆浆机的机头主要由一个电热器(电热丝)和一个电动机带动的打浆器构成.制作豆浆的过程是先加热，再打浆，再加热煮熟，即加热和打浆的是交替进行的.由此可知，豆浆机中的电动机和电热丝的连接方式是Ｗ.

(2)电热丝R

1

的阻值；电机工作时消耗的电功率；

(3)整个制作豆浆过程电流产生的热量能使多少千克的水温度从20℃升高到80℃.

第19题图

【答案】(1)并联

解：(2)单独加热阶段只有R

1

接入电路，由丙图知此时电路电流为4A，由欧姆定律可知，

220V

＝55Ω

电机只在单独研碎这个阶段工作，由图丙知，这时电路电流I

2

＝1A，则电机工作时电功率

P＝UI

2

＝220V×1A＝220W

(3)整个制作豆浆过程，由丙图知，加热总时间和研碎时间均为10min，即600s，则电

Q 总

c 水Δ t

4.2×103 J/（kg·℃）×60 ℃ 1

2

热丝产生的热量 Q 1＝I 2R 1t 1＝(4 A)2×55 Ω ×600 s ＝5.28×105 J

电机产生的热量 Q 2＝I 2R 2t 2＝(1 A)2×2 Ω ×600 s ＝1.2×103 J

总共产生的热量 Q 总＝Q 1＋Q 2＝5.28×105 J ＋1.2×103 J ＝5.292×105 J 由 Q 总＝Q 吸＝c 水 m Δ t 得，水的质量

5.292×105 J

m ＝ ＝ ＝2.1 kg

20. 紫砂锅是新一代保健用锅，现在市面上有紫砂电饭锅、紫砂炖锅等.紫砂锅可以革除 有害人体健康的金属材料和化学涂料，采用优质天然紫砂精工陶制内胆，对人体绝对安全无 害.紫砂锅用于熬、炖、焖、煮、煲等慢火烹调食物，是家庭滋补药膳及食物的最佳用品.紫 砂电饭煲简化电路图如图甲所示，R 1 和 R 2 均为电热丝，S 是自动控制开关，把紫砂电饭煲接 在 220 V 的电路中，用“煮粥”键来煮黑米粥，紫砂电饭煲熬好一次粥工作信息如图乙所示. 求：

(1)家庭电路中的电视机、电饭煲等家用电器间的连接方式是 Ｗ.

(2)紫砂电饭煲处于保温状态时，通过电阻 R 2 的电流；紫砂电饭煲熬好一次粥，电流做 功是多少焦耳？

(3)小明想了解家庭电路的实际电压，于是将家里的其他用电器都关闭，他观察到紫砂电 饭煲的电热丝正常工作时，家里标有“2 000 r/(kW·h)”字样的电能表转盘在 3 min 内转了 50 转，则他家电路的实际电压是多少？(不考虑温度对电阻的影响)

第 20 题图

【答案】(1)并联

P 200 W 解：(2)紫砂电饭煲处于保温状态时，通过电阻 R 2 的电流为 I 2＝ U ＝220 V ≈0.9 A

紫砂电饭煲熬好一次粥，需要的加热时间为 t 1＝10 min ＋5 min ＝15 min ＝900 s 保温时间为 t 2＝5 min ＋10 min ＝15 min ＝900 s

由做功公式可知加热时电流做功为 W 1＝P 1t 1＝600 W×900 s ＝5.4×105 J 保温时电流做功为

W 2＝P 2t 2＝200 W×900 s ＝1.8×105 J

紫砂电饭煲熬好一次粥，电流做功为 W ＝W 1＋W 2＝5.4×105 J ＋1.8×105 J ＝7.2×105 J (3)紫砂电饭煲在 3 min 时间内消耗的电能

n2000

紫砂电饭煲的实际功率为P＝＝＝500W

P

1

600W

图通过发热电阻的电流I＝

P

热＝≈2.73A

t

冷却

＝冷却＝

P

冷却

0.1kW

n50

W′＝0×3.6×106J＝×3.6×106J＝9×104J

W′9×104J

t180s

U2（220V）2

紫砂电饭煲在加热状态时，电路中的总电阻R＝＝≈81Ω

电路的实际电压为

U

实

＝PR＝500W×81Ω≈201V

21.干衣机是利用电加热和吹风来使洗好的衣物中的水分快速蒸发的家用电器.图甲为某型号干衣机工作电路的简化图.干衣机一次工作需要依次完成烘干和冷却两个模式，乙是干衣机工作一次功率随时间变化的关系图像.

第21题图

(1)烘干模式是通过的方式改变了衣服的内能，冷却模式是通过改变衣服周围，从而使洗好的衣物中的水分快速蒸发.

(2)若该干衣机在烘干模式下连续正常工作10min，通过发热电阻的电流是多少？发热电阻产生的热量是多少？(计算结果保留两位小数)

(3)若干衣机在一次工作中消耗电能0.72kW·h，干衣机此次工作了多长时间？

【答案】(1)热传递空气流动的速度

解：(2)热风功率是电热丝加热功率和电动机功率的和，因此电热丝加热时的功率

P

热

＝P

热风

－P

冷风

＝700W－100W＝600W

U220V

发热电阻产生的热量

Q＝P

热

t＝600W×10×60s＝3.6×105J

(3)完整的烘干模式消耗的电能是：

W

烘干

＝P

烘干

t

烘干

＝0.7kW×1h＝0.7kW·h

干衣机消耗的电能W＝0.72kW·h>0.7kW·h

干衣机冷却模式消耗的电能是：W

冷却

＝W－W

烘干

＝0.72kW·h－0.7kW·h＝0.02kW·h 冷却模式已经工作的时间

W0.02kW·h

＝0.2h＝12min

干衣机工作的总时间是

t＝t

烘干

＋t

冷却

＝60min＋12min＝72min

22.如图甲所示是某压力测力计的电路原理示意图.图中电源电压为7.5V并保持不变；定值电阻R

的规格是“400Ω15mA”，起保护电路的作用；G是由灵敏电流表改装成的指针式测力显示器(电阻忽略不计)；R是一种新型电子元件，在压力不超过600N的前提下，图乙是阻值随压力大小的变化关系图像.

R ＋R 0 200 Ω ＋400 Ω (3)当电路中的电流为 15

mA 时，电路中的总电阻最小，R 总＝

＝ I 0 15×10－3 A 0

(1)R 0 上允许消耗的最大功率是多少？

(2)当压力为 250 N 时，通电 1 min ，该压力测力计消耗的电能是多少？ (3)该测力计的量程是多少？

(4)若要增大该测力计的量程，请说出两种改进方法.

第 22 题图

【答案】解：(1)电阻 R 0 中允许通过的最大电流：I 0＝15 mA ＝0.015 A ，则 R 0 上允许消

耗的最大功率：P 0＝U 0I 0＝I 2R 0＝(0.015 A)2×400 Ω ＝0.09 W

(2)由图乙可知，当压力为 250 N 时，R ＝200 Ω

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则电路中的电流

U 7.5 V

I ＝ ＝ ＝0.012 5 A ，则通电 1 min 该压力测力计消耗的电能 W R ＝U R It

＝I 2Rt ＝(0.012 5 A)2×200

Ω ×60 s ＝1.875 J

U 7.5 V

＝500 Ω ，

则此时电子元件的最小阻值 R 小＝R 总－R 0＝500 Ω －400 Ω ＝100 Ω ，由图乙可知，压力每

增大 50 N ，电阻 R 的阻值减小 20 Ω ，

即电阻 R 的阻值与压力 F 成反比，设为 R ＝kF ＋b ，将 F ＝0 N 、R ＝300 Ω 和 F ＝50 N 、R ＝280 Ω 代入可得，

电子元件的阻值 R 随压力 F 变化的关系式为 R ＝300 Ω －0.4 Ω /N ×F ，则 F ＝750 N － 2.5 Ω /N ×R ，

将 R 小＝100 Ω 代入上式，得电子元件所能承受的最大压力为 F 大＝500 N ，所以该测力 计的量程是 0～500 N.

(4)要增大该测力计的量程，由 F ＝750 N －2.5 Ω /N×R 知，应增大 R 0 的阻值或减小电 源电压.

23. 电梯为居民出入带来很大的便利，小明家住某小区某栋 6 楼，放学后乘电梯回家. 小明查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置了超载自动报警系统，其工作原理如图甲 所示，电路由工作电路和控制电路组成：在工作电路中，当电梯没有超载时，动触点 K 与静 触点 A 接触，闭合开关 S ，电动机正常工作；当电梯超载时，动触点 K 与静触点 B 接触，电 铃发出报警铃声，即使闭合开关 S ，电动机也不工作.在控制电路中，已知电源电压 U ＝6 V ， 保护电阻 R 1＝100 Ω ，电阻式压力传感器(压敏电阻)R 2 的阻值随压力 F 大小变化如图乙所示， 电梯自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计.

电阻减小，由 I ＝ 可知，电路中的电流变大，电磁铁的磁性增强.

S 0.04 m 2 R ＝ ＝ ＝ ＝600 Ω

(1)在控制电路中，当压敏电阻 R 2 受到的压力 F 增大时，电磁铁的磁性

(选填“增

强”“减弱”或“不变”).

(2)若小明的体重为 400 N ，他站在静止的电梯上，脚与电梯地面的总接触面积为 0.04 m 2， 则此时小明对电梯地面的压强为多少？

(3)某次电梯正常运行时，测得通过电磁铁线圈的电流为 10 mA ，则此时电梯载重为多少？ (4)若电磁铁线圈电流达到 20 mA 时，刚好接触静触电 B ，电铃发出警报声.当该电梯厢 内站立总质量为 1 000 kg 的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载？(g 取 10 N/kg)

第 23 题图

【答案】(1)增强

【解析】在控制电路中，当压敏电阻 R 2 受到的压力 F 增大时，其阻值减小，电路中的总

U

R

解：(2)小明对电梯地面的压力 F ＝G ＝400 N 小明对电梯地面的压强

F 400 N

p ＝ ＝ ＝1×104 Pa

(3)电路总电阻

U 6 V 6 V I 10 mA 0.01 A

根据串联电路电阻特点可知，此时压敏电阻的阻值 R 2＝R －R 1＝600 Ω －100 Ω ＝500 Ω 由题图乙可知此时压敏电阻所受的压力为 F 1＝6×103 N ，故此时电梯载重为 6×103 N

(4)电梯厢内站立总质量为 1 000 kg 的乘客时，电梯受到的压力等于乘客的重力，即 F 2＝G ′＝mg ＝1 000 kg×10 N/kg ＝104 N

由题图乙可知，当压力 F 2＝104 N 时，对应的压敏电阻阻值 R 2′＝100 Ω

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则控制电路中的电流 I ′＝

6 V

＝0.03 A ＝30 mA

100 Ω ＋100 Ω

因 30 mA ＞20 mA ，所以，此时电梯超载.

U R 1＋R 2′

＝