2024年中考物理复习 专训15 电热、电功率计算的解题技巧——电磁类

专训15 电热、电功率计算的解题技巧——电磁类 2024年中考物理复习 典 例 剖 析 某家用电热水器,其工作模式和相关参数如表所示。如图为电热水器的原理图,其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。 例 典 例 剖 析 例 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 典 例 剖 析 (1)当绿灯亮时,电热水器处于保温状态还是加热状态? (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? (3)R1工作时的电阻是多大? 例 典 例 剖 析 (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] 例 (2)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,电热水器处于保温状态,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。 训练角度 与电动机相关的计算 1 分 类 训 练 1.小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆,如图所示,内部由加热系统和按摩系统两部分组成,加热系统的加热电阻额定电压220 V,额定功率605 W。 (1)小明帮奶奶泡脚时,向足浴盆中加入6 kg初温为20 的水,加热系统的加热电阻正常工作15 min将水加热到40 ,此加热过程中水吸收的热量是多少?消耗的电能是多少?[水的比热容c=4.2 103 J/(kg )] 解:水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2 103 J/(kg ) 6 kg (40 -20 )=5.04 105 J,加热时间t′=15 min=900 s,加热过程中足浴盆消耗的电能 W=P额t′=605 W 900 s=5.445 105 J。 (2)当小明家的实际电压是110 V时,加热电阻工作的实际功率是多少? (3)足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是12 V,工作电流为4 A,其电阻为0.5 ,电动机工作中10 s所产生的机械能是多少? 解:电动机工作中消耗的电能 W总=UIt″=12 V 4 A 10 s=480 J,由焦耳定律得,电动机工作产生的热量Q=I2Rt=(4 A)2 0.5 10 s=80 J,电动机产生的机械能 W机=W总-Q=480 J-80 J=400 J。 分 类 训 练 2. 【2023 张家界】如图甲是某自动控温电热水器的电路图,其中控制电路电源电压恒为6 V,R1为热敏电阻,置于水箱中产生的热量对水箱中水温的影响忽略不计,R1阻值随温度变化的关系如图乙所示,R2为可调电阻,用来设定电热水器的水温。 训练角度 与电磁继电器相关的计算 2 R3、R4为纯电热丝,均置于水箱中,R3=22 ;电磁铁线圈电阻忽略不计,当电磁铁电流达到0.2 A时,继电器衔铁被吸下来。工作过程中,电源电压均保持不变,请完成下列问题: (1)图甲中电磁铁的上端为_(填“N极”或“S极”)。 S极 (2)加热时电热丝R3的功率为多少? (3)如果电热水器储有60 kg的水,电路处于加热状态,正常工作1小时,产生的热量80%被水吸收,则水温升高了多少?[c水=4.2 103 J/(kg ),结果保留1位小数] (4)如果将电热水器水温设为60 ,R2的阻值应该调至多少? 解:(1)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。 (3)红灯亮、绿灯不亮时,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 ,当绿灯亮时,工作电路中R0和R1串联,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 ,R1工作时的电阻R1=R总-R0=1 210 -60.5 =1 149.5 。 (4)水的体积V=1 L=1 dm3=0.001 m3,水的质量m= 水V=1.0 103 kg/m3 0.001 m3=1 kg,水吸收的热量Q吸=c水m t=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 = 100%= 100%≈83.3%。 解:由P=可知,加热电阻工作的实际功率 P实= P额=