专题12 家用电器类电学综合计算专题-决胜2021年中考物理压轴题全揭秘

专题12—家用电器类电学综合计算专题 考点01：电热类电学综合计算： 对于电热类家电如：电饭煲，电热水壶，饮水机等发热家电应注意电阻丝或发热电阻的串、并联情况的变化会对电热器的功率产生影响，即应注意“高”、“低”，“中”不同的档位时电路中的电流，电压的分配，及电阻的发热功率情况。另外应注意保温与正常发热情况下电路中不同的连结方式；一般来说电路中串联的电阻越多，电路中电流越小，此时的总功率越小通常此时为保温状态，而串联电路中连入电阻越少时，电路中总电流越大，此时电路中的总功率越大，此时通常为加热状态。 【帮你归纳】对于多挡位电热器，判断电热器的挡位时，应根据P=U2/R，电源电压通常为220V，当多个电热丝串联时，电路中电阻最大，此时电路的总功率最小，此时通常为“低温挡”，或处于电热器的“保温状态”；当多个电热丝并联时，电路中的总电阻最小，电路中的总功率最大，所以此时通常电路为“高温挡”工作状态或处于“加热状态”，当只有一个电阻丝工作时，电路中的总功率即不是最大值也不是最小值，此时通常为“中温挡”工作状态。 例1：（2020·四川南充）市面上的电热水壶大多具有加热和保温功能。下图是某电热水壶的电路简图，开关K接通后，开关S自动与触点a、b接通，热水壶开始烧水；当壶内水温达到100oC时，温控开关S自动与a、b断开，并立即与触点c接通，水壶进入保温状态。已知电源电压为220V，电阻R1=50Ω，这种水壶的加热功率P加热是保温功率P保温的5倍，水的比热容c=4.2x103J/(kg.oC)，R1、R2电阻不受温度影响。求： (1)将1kg初温为35oC的水加热到100oC需要吸收多少热量? (2)电阻R2的阻值。 (3)在晚上用电高峰期将1kg初温为35oC的水加热到100oC需用时300s，若加热效率为91%，则晚上用电高峰期的实际电压为多少? 【答案】(1)2.73×105J；(2)200Ω； (3)200V。 【解析】(1)初温为35oC的水加热到100oC，温度的变化量为：△t=1000CC-350C=650C， 需要吸收的热量为：Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg.0C)×1kg×650C=2.73×105J. (2)由题意可知，开关S自动与触点a、b接通时R1与R2并联，电热水壶处于加热状态，得加热时电功率为：P加热=P1+P2， 开关S自动与a、b断开，并与触点c接通时，电路变为R2的简单电路，电热水壶处于保温状态，得保温时电功率为：P保温=P2，水壶的加热功率P加热是保温功率P保温的5倍，即得：，即 根据得：，电阻，根据可算出电阻为：即：得：。 (3)初温为35oC的水加热到100oC，温度变化量为： 吸收的热量为：；总的消耗的电能为：；电路总电阻为：R总=R1×R2/R1+R2=40Ω， 根据公式得：。 【变式1-1】（2019湖北荆州中考）随州的冬季不像北方有集中供暖，所以本地居民常选用一些小型电暖器越冬。如图甲电暖器有“高温、中温、低温”三挡，铭牌见下表（“中温”挡功率空出），其电路原理如图乙，S是自我保护开关，当电暖器倾倒时S自动断开，切断电源保证安全。当S、S1闭合，S2断开时电暖器为“低温”挡。（R1＞R2） XX牌电暖器 额定电压 220V 额定功率 低温挡 440W 中温挡 高温挡 1600W 频率 50Hz 求：（1）R1的阻值. （2）“中温”挡正常工作时电路中的电流. （3）若室内空气质量为50kg，用该电暖器的“高温”挡正常工作10min，放出热量的50%被室内空气吸收，那么可使室内气温升高多少。（假设空气的比热容为1.1×103J/（kg•℃）. 【答案】（1）110Ω （2）5.27A （3）8.730C。 【解析】（1）闭合开关S1，R1单独接入电路，R1＞R2，根据P＝U2/R可知电暖气处于低温； R1的阻值：R1＝U2/P低温＝（220V）2/440W＝110Ω. （2）闭合S1为“低温”挡，R1单独接入电路；单独闭合S2为“中温”挡，“高温”挡为S1、S2同时闭合，R1、R2并联。P中温＝P高温﹣P低温＝1600W﹣440W＝1160W；根据P＝UI可得，“中温档”正常工作时的电流：I2＝P中温/U＝1160W/220V≈5.27A； （3）因为P＝W/t所以电暖器的“高温”档正常工作10min，放出的热量：W＝P高温t＝1600W×10×60s＝9.6×105J；空气吸收的热量：Q吸＝ηW＝50%×9.6×105J＝4.8×105J，由Q吸＝cm△t可得，房间空气升高的温度：△t＝Q吸/C空气m空气＝4.8×105J/50kg×1.1×103J/(kg.0C)≈8.73℃。 【名师点睛】（1）电暖器在低温档时，由R＝U2/P可求R1