专题10 电热综合—备战2022年中考最新物理压轴题难题解析

专题10 电热综合（解析版） —最新中考物理压轴题难题解析 1.2020年达州市中考第24题 九年级科技小组的同学在学校科技室自制了一只具有高低两挡功率的电开水壶（开水壶隔热性能好)，开水壶的简化电路图如图1所示，R1=R2=110Ω.现壶内盛有质量为2kg、初温为200C的水。加热过程中壶内气压始终为1标准大气压.c水=4.2X103J/(kg.C).问: (1) 烧开这壶水，水吸收的热量是多少? (2)同学们发现，让自制的开水壶高功率挡正常工作.烧开这壶水用时太长。请你利用图中的所有元件， 重新设计具有高低两挡功率的开水壶的电路，使改进后的开水圣高挡正常工作烧开这壶水较改进前能缩短较长时间。请在方框中画出你设计的电路图。 (3)若消耗的电能全部转化为水的内能，利用正常工作的新开水壶烧开同样的一壶水，至少需要多少秒? (结果保留整效) 【答案】 (1)6. 72X 105 J (2)如图 (3) 764 s 【分析】本题为电热综合设计与制作题，串联电路的规律、电电功率公式的运用、吸热的公式、电功公式、效率公式的运用及对实验方案的改进，涉及的知识点有比热容、热值、电能和电功率。 (1)水在一个标准大气压下的沸点为1000C，根据Q =cm求出将质量为2kg、初温为200C的水烧开所吸收的热量。 (2)原电路中,分析开关转换时电路的连接，由串联电阻的规律及P =分析不同档位电路的结构;加热时让自制的开水壶以高功率挡正常工作，烧开这壶水用时太长，根据Q=W=Pt, 说明开水壶高功率挡的功率较小，根据两电阻并联能获得最小电阻从而对应最大的电功率的规律去设计电路。 (3)对于并联的两个相同电阻，根据 P =, 求出加热功率,再由 W= Pt得出利用正 常工作的新开水壶烧开同样的一壶水至少需要的时间。 【解析】 (1)水在一个标准大气压下的沸点为100°C， 将质量为2kg、 初温为20°C的水烧开，水吸收的热量: Q=cmt=4.2x103J/ (kg.°C) x2kgx (100°C-20°C) =6.72x105J; (2)原电路中，两开关都闭合时，为R1的简单电路; 只闭合S1时，两电阻串联,根据串联电阻大于其中任一电阻， 由邮P= 可知，两开关都闭合时为高功率档; R加热让自制的开水壶高功率档正常工作，烧开这壶水用时太长，根据Q=W=Pt,说明开水壶高功率档的功率较小,为增大水壶高功率档的功率,根据P= ,应减小电路的电阻，并联电阻小于其中任-电阻， 故可将R1、R2两电阻并联，如图所示: (3)当两开关都闭合时,由等值电阻的并联规律, R并= 110Ω/2 =55Ω,加热功率为: P==880W; 利用正常工作的新开水壶烧开同样的一壶水，至少需要时间: t=W/p= Q/p =6.72x 105J/880W≈764s。 2. 江苏省无锡市2020年第27题. (7 分) 冬季汽车后风窗玻璃上常会形成一层薄霜,导致驾驶员无法准确观察后方情况.为保障行车安全，后风窗玻璃装有加热除霜电路.如图甲所示。是某同学设计的模拟汽车后风窗玻璃加热电路.它由控制电路和受控电路组成，控制电路中S接“手动”时。电磁铁A通电吸引衔铁,使触点D、E接触.受控电路中电热丝R2工作.对玻璃均匀加热.S接“自动“时，加热过程中.玻璃温度升高至450C时.触点D、E恰好脱开.此时控制电路中通过的电流为0.02A.电路中U1 = 6V ，U2=12V，R0= 150Ω，R2 =0.8Ω。R1为固定在玻璃内的热敏电阻.其温度始终与玻璃温度相同，电阻值随温度升高而增大.若电热丝R2所产生的热量完全被玻璃吸收,玻璃质量为9kg.玻璃比热容为0.8X 103J/(kg0C) .电磁铁A线圈的电阻忽略不计， (1)开关S接“手动": ①电磁铁A通电时具有磁性.此现象称为电流的____▲效应，A 的上端是____ ▲极， ②将玻璃从-50C加热至450C所需的时间是多少? (2)开关S按“自动".玻璃的温度为150C和450C时。控制电路的功率相差了0.03W.则150C时,热敏电用R1的阻值为_____▲Ω. (3)汽车后风窗玻璃上的电热丝R1是通过丝网印刷的方式将专用的导电银浆印刷到玻璃的表面烧结制成。如图乙所示，在电压U2不变的情况下.为增大电热丝R1的加热功率。请从银浆线的厚度、条数、粗细等方面，提出一种改进措施________▲. 【答案】 （1）①磁 N ②2000s (2)90Ω (3)其它条件不变时增加银浆线的厚度(或其它条件不交时增加银浆线的条数，或其它条件不变时增加银浆线的横截面积即变粗等) 【解析】(1)①电磁铁A通电时具有磁性，此现象称为电流的磁效应. ②开关S接“手动”，电流从电磁铁A的下端流入，根据安培定则判断,电磁铁A的上端为N极