专题10 家用电器专题计算-备战2021年中考物理必考计算精解精练

专题10 家用电器 该类题型综合多种物理知识点，紧密联系生活实际，立意于新的物理情景，知识跨度大，综合性强，难度高，解题过程中，应结合题中条件，联系对应的物理模型，选择适当的物理知识分析求解。 1．（2020•浙江一模）如图所示是一种适合北方冬季使用的电热加湿器，其工作原理：加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中，从而提高空气湿度。下表是小明从产品铭牌上摘录的电热加湿器部分参数，其发热电路如图所示，R1、R2为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触点，S为旋转型开关，通过旋转可以实现挡位的转换。 （1）小明在开始加热前测得水温为20℃，电热槽内气压为标准大气压，若从加热到沸腾最短时间为3分钟，则该电热槽中水的质量是多少千克？（不计热损失，c水＝4.2×103J/（kg•℃），结果保留两位小数） （2）R1的阻值为多少？ （3）该加湿器在低档时的发热功率是多少？ 额定电压 220V 额定最大发热功率 400W 水箱容积 4L 适用面积 40～60m2 【解析】解：（1）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＝Pt和Q吸＝cm（t﹣t0）可得： P1t＝cm（t2﹣t1），即400W×3×60s＝4.2×103J/（kg•℃）×m×（100℃﹣20℃）， 解得：m≈0.21kg； （2）电热加湿器在高档时，R2被短路，电路中只有R1， 由P＝可得，R1的阻值： R1＝＝＝121Ω； （3）当加湿器在低档时，R1与R2串联， 由R1、R2为阻值相同的发热电阻可得，R2＝R1＝121Ω； 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，低档时的发热功率： P低＝＝＝200W； 答：（1）电热槽中水的质量约为0.21kg； （2）R1的阻值为121Ω； （3）加湿器在低档时的发热功率为200W。 2．（2020•沈阳）康康家有一台家用电水壶如图甲，他发现电水壶有加热和保温两种功能。如图乙所示是其内部电路的简图，R1、R2均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为1000W保温功率为44W[c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]，求： （1）把500g的水从40℃加热到100℃，水壶要吸收的热量； （2）不计热量损失，使用电水壶的加热挡完成问题（1）中的加热过程需要的时间； （3）忽略温度对电阻阻值的影响，加热电阻R1的阻值。 【解析】解：（1）水壶要吸收的热量： Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×（100℃﹣40℃）＝1.26×105J； （2）由于不计热量损失，则消耗的电能W＝Q＝1.26×105J； 由P＝可得，加热过程需要的时间： t＝＝＝126s； （3）在开关S闭合的条件下，当旋钮开关接到2时，电路为R2的简单电路，此时电路中电阻小，消耗的功率大，为加热状态， 根据P＝可得电阻R2的阻值： R2＝＝＝48.4Ω， 当旋钮开关切换到1时，两电阻串联，此时为保温状态， 由P＝可得，电路的总电阻： R总＝＝＝1100Ω， 根据串联电路的电阻特点可知，R1的阻值： R1＝R总﹣R2＝1100Ω﹣48.4Ω＝1051.6Ω。 答：（1）把500g的水从40℃加热到100℃，水壶要吸收的热量为1.26×105J； （2）不计热量损失，使用电水壶的加热挡完成问题（1）中的加热过程需要的时间为126s； （3）忽略温度对电阻阻值的影响，加热电阻R1的阻值为1051.6Ω。 3．（2020•金昌）如图甲乙所示是某调温型电烤箱和简化电路图，它的工作电压为220V，R1和R2均为电烤箱中的加热元件，R2的阻值为70Ω．当只闭合S1时为低温挡，低温挡电烤箱的电功率为440W。 （1）低温挡工作时，电路中的电流是多少？ （2）发热电阻R1的阻值是多少？ （3）高温挡时应该闭合的开关是　 　，高温挡的电功率是多少？ （4）小余发现在傍晚用电高峰时，电烤箱内比平时温度低，他猜想是用电高峰时电压偏低所致，于是他想用电能表和秒表测量家庭电路的实际电压。傍晚用电高峰时，他关闭家里所有用电器，只让电烤箱以高温挡工作，发现在30s内电能表的转盘转了25转，电能表的铭牌如图丙所示，则用电高峰时家庭电路的实际电压为多少？（不考虑电阻值随温度的变化） 【解析】解：（1）低温挡电烤箱的电功率为440W，根据P＝UI得低温挡工作时电路中的电流： I＝＝＝2A； （2）当只闭合S1时，两电阻串联，为低温挡，低温挡的电流为2A，由欧姆定律得电路的总电阻： R1+R2＝， 故R1＝﹣R2＝﹣70Ω＝40Ω； （3）两开关S1、S2闭合时，为R1的简单电路，此时的电阻小于两电阻串联的