中考物理冲刺打卡第26天、电热综合(解析版)

中考冲刺打卡第26天、电热综合
1、火锅是人们比较喜欢的一种饮食方式，如图为小明家使用的一款电火锅工作电路的原理
图。

它有高、中、低三个加热档位，旋钮开关可以分别置于“0和1“、“1和2”、“2和
3”或“3和4”接线柱。

正常工作时，低温档功率为高温档功率的，R1为242Ω，R2为60.5Ω．（忽略温度对电阻的影响）
（1）请指出开关置于什么接线柱时，火锅处于低温档？
（2）R3的阻值是多少欧姆？电火锅处于低温档正常工作时，在1分钟内产生的热量是多少焦耳？
（3）小明关闭家中的其他用电器，只让电火锅独立工作，用高温档加热汤液2分钟，电能表的表盘转了81转。

请通过计算判断此时电火锅是否正常工作？[电能表的铭牌上标有3000r/（kW•h）]
【答案】：（1）当旋钮开关置于“1和2”接线柱时，火锅处于低温档；
（2）R3的阻值是181.5欧姆；电火锅处于低温档正常工作时，在1分钟内产生的热量是
1.2×104J焦耳；
（3）此时电火锅不正常工作。

【解析】：（1）当旋钮开关置于“1和2”接线柱时，R2、R3串联，电路电阻最大，根据
P可知，电功率最小，火锅处于低温档；
当旋钮开关置于“2和3”接线柱时，R3被短路，电路为R2的简单电路，电路电阻较大，根据P可知，电功率较大，火锅处于中温档；
当旋钮开关置于“3和4”接线柱时，R1、R2并联，电路电阻最小，根据P可知，电功率最大，火锅处于高温档。

（2）高温档时的电功率：P高＝P1+P 21000W，由题意知，低温档功率为高温档功率的，即：P 低P 高1000W＝200W，由P可得，低温档时电路总电阻：
R242Ω，
因串联电路总电阻等于各分电阻之和，
所以，R3的阻值：R3＝R﹣R2＝242Ω﹣60.5Ω＝181.5Ω。

电火锅处于低温档正常工作时，在1分钟内产生的热量：
Q＝W＝P低t＝200W×60s＝1.2×104J。

（3）电能表的表盘转了81转，电火锅消耗的电能：
W ′0.027kW•h＝9.72×104J，
则电火锅的功率：P ′810W，
因为电火锅的实际功率P′＜P高，所以，此时电火锅不正常工作。

2、一新款节能电炖锅如图甲，有关技术参数如表（设电炖锅不同挡位的电阻和加热效率均
不变）。

额定电压电炖锅档位额定功率/W
220V 低温200 中温400 高温600
（1）求电炖锅在高温挡正常工作时的电流（计算结果保留一位小数）；
（2）在用电高峰期，关掉家里的其他用电器，只让处于中温挡状态的电炖锅工作，观察到标有“1800r/（kW•h）”的电能表转盘在12ls内转了20圈，求此时的实际电压；（3）电炖锅正常工作时，用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热，待水温达到50℃时开始计时，绘制的水温随时间变化的图象如图乙所示。

结合所给信息，通过计算，分析比较用高温挡还是用低温挡更节能。

【答案】：（1）求电炖锅在高温挡正常工作时的电流是2.7A；
（2）在用电高峰期，此时的实际电压是200V；
（3）电炖锅正常工作时，用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热，由（3）可知用高温挡更节能。

【解析】：（1）由表中数据可知，高温的功率P高＝600W，
由P＝UI可得，在高温档工作时，电路中的电流I高温 2.7A，
（2）由P可得，电炖锅的电阻：R121Ω，
电炖锅在高档工作时，电能表转盘在在121s内转了20r，则电炖锅消耗的电能：
W实kW•h 3.6×106J＝4×104J，
实际功率：P实，
由P可得，电路的实际电压：
U实200V。

（3）高温档消耗的电能W高＝P高t高＝600W×6×60s＝2.16×105J，
则水升高1℃消耗的电能 1.08×104J，
低温档消耗的电能W低＝P低t低＝200W×9×60s＝1.08×105J，
则水升高1℃消耗的电能为 1.35×104J，
因为1.08×104J＜1.35×104J，且两档加热水的质量相同，所以加热等质量的水升高1℃，高温档比低温档消耗电能少，用高温档节能。

3、洞庭湖区域盛产水稻，早稻收获期恰逢长江中下游梅雨季节。

为解决早稻收获后稻谷霉
变问题，某科技小组设计了一个稻谷烘干机。

它的电路图如图甲所示，M为电动鼓风机，R为湿敏电阻，其阻值能根据相对湿度（水蒸气含量）的变化而改变，且能满足实际需要。

R0为10Ω的定值发热电阻。

（1）若鼓风机的额定电压为220V，额定功率为440W，鼓风机正常工作的电流为多大？
（2）相对湿度在40%～80%范围内时，R的阻值随相对湿度变化的关系如图乙所示。

当相对湿度为70%时，试求发热电阻R0的电功率为多大？
【答案】：（1）鼓风机正常工作的电流为2A；
（2）相对湿度为70%时，发热电阻R0的电功率为4000W。

【解析】：（1）由P＝UI可得，鼓风机正常工作的电流：
I2A；
（2）由图甲可知，鼓风机与电阻并联，电阻R与R0串联在同一条支路中，
如图乙所示，当相对湿度为70%时，湿敏电阻R的阻值：R＝1Ω，
电阻R与R0支路中的电流：
I′20A，
发热电阻R0的电功率：
P0＝I′2R0＝（20A）2×10Ω＝4000W。

4、小明家某型号电热加湿器的原理图如图甲，R1、R2都是发热电阻，不考虑温度对电阻的
影响，且R2＝3R1；S为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关S可实现“关”、“低挡”、“高挡”之间的切换（低挡为小功率加热，高挡为大功率加热），其部分技术参数如下表。

额定电压（V）220
高档发热功率（W）400
注水仓最大注水量（kg） 3
（1）开关处于图示位置，电热加湿器的状态是关（选填“关”“低档”或“高档”）（2）求电热加湿器中R1的阻值；
（3）某次使用加湿器在额定电压下工作，加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量，其工作30min的功率与时间图象如图乙所示，如果电阻R1在此次高挡加热时产生的热量全部被水吸收，可以使注水仓中冷水的温度升高多少℃？[计算结果保留整数，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]
（4）某一天，小明断开家中其他所有用电器，只接通加湿器在低档加热，发现家中3000revs/（kW•h）的电能表转盘在400s内转了27圈，求此时电阻R2的实际功率是多少？
【答案】：（1）关；
（2）电热加湿器中R1的阻值为121Ω；
（3）可以使注水仓中冷水的温度升高19℃；
（4）此时电阻R2的实际功率是60.75W。

【解析】：
（1）由图甲可知，开关S接“1、2”触点时，电路断路，电热加湿器的状态是关；（2）由图甲知，开关S接“3、4”触点时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小，
电源的电压一定，由P＝UI可知，电热加湿器的功率最大，处于高挡，
则电热加湿器中R1的阻值：
R1121Ω；
（3）由图乙知，工作30min时，其中高档工作时间为10min，低档工作时间为20min，
由P可得，在高档正常工作时消耗的电能：
W高＝P高t高＝400W×10×60s＝2.4×105J，
如果电阻R1在此次高档加热时产生的热量全部被水吸收，即Q吸＝W高＝2.4×105J，
由Q吸＝cm△t可得，水升高的温度：
△t19℃；
（4）因3000revs/（kW•h）表示：每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘就转过3000r，
则电能表的转盘转过27r时，加湿器在400s内消耗的电能：
W kW•h＝0.009kW•h＝3.24×104J，
加湿器在低挡加热的实际功率：
P低′81W，
由图甲知，开关S接“2、3”触点时，R1、R2串联，电路的总电阻最大，电热加湿器的功率最小，处于抵挡，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，由P＝UI＝I2R可得，电路中的电流：
I A，
此时电阻R2的实际功率：
P2＝I2R2＝I2×3R1＝（A）2×3×121Ω＝60.75W。