2024年中考物理复习极速提分法－－第14招 电热、电功率计算的解题技巧——电磁型

第14招 电热、电功率计算的解题技巧——电磁型 九年级物理极速提分法 例 典 例 剖 析 【2023·烟台模拟】某家用电热水器，其工作模式和相关参数如下表。 型号 LWL.Z20－19 电源 AD220 V　50 Hz 加热功率 800 W 保温功率 40 W 水容量 1.0 L 如图为电热水器的原理图，包括工作电路和控制电路两部分，通过电磁继电器自动控制电热水器实现加热状态和保温 状态的挡位变换。 R0、R1为电热丝，R2为滑动变阻器，R为热敏电阻(置于电热水器内)，其阻值随温度的升高而减小。红灯、绿灯是电热水器工作时的指示灯，忽略指示灯对电路的影响。 (1)分析说明当绿灯亮时，电热水器处于保温状态还是加热状态？ 解：当绿灯亮时，工作电路中R0和R1串联，电路的总电阻最大，由公式P＝可知，电热水器的总功率最小，处于保温状态。 (2)工作时，若要提高电热水器的保温温度，如何调节滑动变阻器R2的滑片？ 解：当温度升高时，由热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小可知，R的阻值减小，控制电路的总电阻减小，电磁铁的磁性变强，吸下衔铁，动触点与下触点接触后，电热水器处于保温状态，因此，要提高电热水器的保温温度，就应减小控制电路的电流，增大滑动变阻器R2接入电路中的电阻，即将滑片P向b端适当移动。 (3)R1工作时的电阻是多大？ 解：红灯亮时，工作电路为R0的简单电路，电路的总电阻最小，总功率最大，电热水器处于加热状态，则R0＝＝＝60.5 Ω。 当绿灯亮时，工作电路中R0和R1串联，电路的总电阻最大，电热水器的总功率最小，处于保温状态，此时电路的总电阻R总＝＝＝1 210 Ω，R1工作时的电阻R1＝R总－R0＝1 210 Ω－60.5 Ω＝1 149.5 Ω。 (4)电热水器处于加热状态时，工作4.2 min，可使1 L水的温度升高40 ℃。则该电热水器的效率是多少？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，计算结果保留一位小数] 解：水的体积V＝1 L＝10－3 m3，水的质量m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×10－3 m3＝1 kg，水吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×40 ℃＝1.68×105 J， 消耗的电能W＝P加热t＝800 W×4.2×60 s＝2.016×105 J，该电热水器的效率η＝×100%＝ ×100%≈83.3%。 训练角度 1 与电动机相关的计算 分 类 训 练 1．如图为电吹风的电路原理图。 其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，当选择开关O接在C、D位置时，电吹风处于关停状态。已知电吹风冷风挡的额定功率为44 W，电吹风热风挡的额定功率为484 W。额定电压均为220 V。当电吹风处于正常工作状态时，求： (1)电吹风吹冷风时，电路中的电流是多大？ 解：由题意知，电吹风冷风挡功率P冷＝44 W，此时电路中的电流I冷＝＝＝0.2 A。 (2)电吹风吹热风时，电路中每小时耗电是多少度(1度＝1 kW·h)? 解：电吹风吹热风时，其电功率为P热＝484 W＝0.484 kW，则电路中每小时消耗的电能W＝P热t＝0.484 kW×1 h＝0.484 kW·h＝0.484度。 (3)电吹风电热丝的电阻是多大？ 解：当选择开关与A、B接触时，电动机与电热丝并联，电吹风处于热风挡，热风挡的功率等于电动机与电热丝的功率之和，则电热丝消耗的功率P电热丝＝P热－P电动机＝484 W－44 W＝440 W。电吹风电热丝的电阻R＝＝＝110 Ω。 2．【2022·孝感】如图甲是某型号能设定加热温度的家用空气炸锅的简化电路图。它是通 过电热丝R1来加热空气，从而加 热食物，达到设定加热温度后， 断开开关。求： 训练角度 2 与电磁继电器相关的计算 (1)将5×10－3 kg的空气从20 ℃加热到200 ℃需要吸收的热量。c空气取1.0×103 J/(kg·℃)。 解：空气吸收的热量Q＝c空气mΔt＝1.0× 103 J/(kg·℃)×5×10－3 kg×(200 ℃－20 ℃)＝900 J。 (2)工作电路中电热丝R1与指示灯支路并联。已知R1的额定电压为220 V，额定功率为1 210 W。正常工作时，工作电路的总电流为5.55 A，此时指示灯支路消耗的功率。 解：R1的额定电流I额＝＝＝5.5 A， 指示灯支路的电流I指＝I－I额＝5.55 A－5.5 A＝ 0.05 A，指示灯支路消耗的功率P指＝UI指＝ 220 V×0.05 A＝11 W。 (3)控制电路电源电压恒定，通过调节变阻器R3接入电路的阻值来设置加热温度，电阻R2置于温度监测区域，它的阻值随温度变化的关系如图乙所示 当加热温度设定为150 ℃，即R3的阻值调为100 Ω时，闭合开关S