专题23 电与热综合类的计算问题专项练习--2024-2025学年度人教版物理九年级上学期

2024-2025学年度人教版9年级全册期末考试必考的四种题型专练 专题23 电与热综合类的计算问题（共9题） 1. 某家用电热水壶有加热和保温两档，内部电路简化示意图如图甲所示，其中R1和R2均为阻值不变的发热电阻。某次使用该电热水壶烧水过程中，消耗的电功率随时间变化的图象如图乙所示。求： (1)该电热水壶加热和保温时的电流之比； (2)电阻R2的阻值； (3)给1.2kg的水加热，使水温从20℃升至80℃热水壶的工作效率为90%，需要多长加热时间。 2. （2024甘肃临夏）某品牌电热水壶铭牌如图甲所示，该电热水壶内部简化电路图如图乙所示。该电热水壶正常工作时，将初温为20℃的水加热至沸腾，用时。已知：外界大气压为1标准大气压，，。 （1）只闭合时，该电热水壶处于______（选填“保温”或“加热”）状态； （2）求电阻的阻值；（ ） （3）求在上述过程中电热水壶烧水的效率。（ ） 3. （2024河北）如图所示为某储水式电热水器的铭牌，它表明该热水器的额定电压为___V。若该热水器正常工作3000s，可将一箱装有额定容量的水从25℃加热到50℃，则这个过程中水吸收的热量为___J，热水器的效率为___%（结果保留整数）。水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。 型号 额定电压 220V 额定容量 80L 额定频率 50Hz 额定最高温度 75℃ 额定功率 3000W 防水等级 IP×4 额定内压 0.8MPa 出厂编号 4. （2024黑龙江龙东）小叶同学利用如图电能表测量电热水器消耗的电能，将电热水器单独连接在电路中，观察到电能表上的铝盘1min转了60转，电热水器消耗的电能_____kW·h，如果这些能量由天然气来提供，需要完全燃烧______的天然气 5. （2024黑龙江龙东）一款小型电火锅如图甲所示，通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能；图乙是它的简化电路图，均为加热电阻（阻值保持不变）。已知的阻值为176Ω，电火锅的部分参数如下表所示。求： （1）的阻值是多少？ （2）电火锅在低温挡工作时的功率是多少？ （3）某次使用时，在标准大气压下，用中温挡将1kg水从20℃加热到沸腾，用时14min，不计热量损失，该电火锅中温挡的实际功率是多少？ 额定电压 220V 低温挡功率 中温挡功率 440W 高温挡功率 1100W 6. （2024牡丹江）小丹的奶奶阴雨天会腿疼，孝顺的小丹用电热暖水袋帮奶奶热敷，电热暖水袋铭牌上标有“220V 350W”。若电热暖水袋内装有1kg的水，正常工作时，将25℃的水加热到55℃，用时7min20s。（计算结果保留1位小数）求电热暖水袋： （1）正常工作的电流。 （2）加热过程中的热效率。 （3）提出一条安全使用的注意事项。 7. （2024江苏无锡市）我国海阳核电厂在利用核能发电的同时给居民供暖。其工作流程如图所示，核燃料反应堆内有低浓度的铀-235，发生核反应后产生大量的热，一回路和二回路是两个互不相通的水循环回路，一回路的水流过核燃料反应堆的堆芯，带走核反应堆产生的热量，在蒸汽发生器中将热量传递给二回路的水，然后流回堆芯，二回路的水在蒸汽发生器中受热，产生大量高温水蒸气，水蒸气做功推动汽轮机发电，做功后的水蒸气冷凝后返回蒸汽发生器。核能供暖是将发电之后的低品位余热取出来通过管道送给居民。单个机组，如果仅供电，每秒提供的电能为；若在供电的同时进行供热，每秒提供的电能为、热量为，对单个机组核燃料反应堆产生的能量使用效率提高了3.2%。（标准煤的热值取） （1）核燃料反应堆中的铀-235是______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。二回路中的水在蒸汽发生器中发生______（填物态变化名称）吸收热量； （2）在下列方框中补充完整核能发电的能量转化过程______________； （3）若给居民供热，相当于完全燃烧多少千克标准煤产生的热量？______ （4）单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量为______J。 8. 如图，甲、乙两个透明容器内均装有质量为100g、初温为25℃的某种绝缘液体，甲、乙中都有一段电阻丝，，。闭合开关，电流表的示数为1.2A。通电120s后，甲中温度计的示数为29℃。求： （1）两端的电压； （2）的电功率； （3）电流通过产生的热量； （4）液体的比热容（不计热量损失）。 9. （2024青海省）月球上盖房子，真的遥不可及吗？我国某高校科研团队提出设想：利用月球土壤烧制出月壤砖，为人类在月球上建起科研基地做准备。如图甲所示，是“飞天”兴趣小组为月球科研基地工作人员设计的一款节能水暖电热毯，主要特点是A、B两区既可以单独使用，也可以同时使用，从而达到节能高效的目的。简化电路如图乙所示，电源电压U=220V，，均为电热丝，。已知水的比热容，求： （1）单独使用A区时，若将电热毯中质量为0.5kg的水从20℃加热到50℃，用时600s： ①水吸收的热量； ②消耗的电能W； ③正常工作时的加热效率η（结果保留一位小数）； （2）如果同时使用A区和B区，电路中的总功率P。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年度人教版9年级全册期末考试必考的四种题型专练 专题23 电与热综合类的计算问题（共9题） 1. 某家用电热水壶有加热和保温两档，内部电路简化示意图如图甲所示，其中R1和R2均为阻值不变的发热电阻。某次使用该电热水壶烧水过程中，消耗的电功率随时间变化的图象如图乙所示。求： (1)该电热水壶加热和保温时的电流之比； (2)电阻R2的阻值； (3)给1.2kg的水加热，使水温从20℃升至80℃热水壶的工作效率为90%，需要多长加热时间。 【答案】(1)；(2)；(3)210s。 【解析】(1)由乙图可知，加热时的功率为1600W，根据公式可算出加热时的电流I为 保温时的功率为400W，根据公式可算出保温时的电流I为 加热和保温时的电流之比为 (2)加热时的功率为1600W，根据公式可算出R1的电阻为 保温时R1、 R2串联，功率为400W，根据公式可算出R总的电阻为 R2的电阻为 (3) 1.2kg的水，使水温从20℃升至80℃吸收的热量为 热水壶的工作效率为90%，根据公式可算出放出的热量为 电热水壶消耗的电能等于，根据公式可算出所需时间为 2. （2024甘肃临夏）某品牌电热水壶铭牌如图甲所示，该电热水壶内部简化电路图如图乙所示。该电热水壶正常工作时，将初温为20℃的水加热至沸腾，用时。已知：外界大气压为1标准大气压，，。 （1）只闭合时，该电热水壶处于______（选填“保温”或“加热”）状态； （2）求电阻的阻值；（ ） （3）求在上述过程中电热水壶烧水的效率。（ ） 【答案】 （1） 保温 （2） （3） 【解析】（1）分析电路可知，只闭合时，、串联，此时电路总电阻最大，根据可知总功率最小，为保温状态；、均闭合时，单独工作，此时电路总电阻较小，根据可知总功率最大，为加热状态。 （2）加热状态时，单独工作，则阻值为 保温状态时，、串联，则总电阻为 则电阻的阻值为 （3）水的质量为 水吸收的热量为 消耗电能为 则电热水壶烧水的效率为 3. （2024河北）如图所示为某储水式电热水器的铭牌，它表明该热水器的额定电压为___V。若该热水器正常工作3000s，可将一箱装有额定容量的水从25℃加热到50℃，则这个过程中水吸收的热量为___J，热水器的效率为___%（结果保留整数）。水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。 型号 额定电压 220V 额定容量 80L 额定频率 50Hz 额定最高温度 75℃ 额定功率 3000W 防水等级 IP×4 额定内压 0.8MPa 出厂编号 【答案】 220 8.4×106 93% 【解析】由表中数据可得，该热水器的额定电压为220V。 由题意可得，额定容量的水的质量为 由题意及可得，该过程中水吸收的热量为 过程中所消耗的电能为 W=Pt=3000W×3000s=9×106J 则热水器的效率为 4. （2024黑龙江龙东）小叶同学利用如图电能表测量电热水器消耗的电能，将电热水器单独连接在电路中，观察到电能表上的铝盘1min转了60转，电热水器消耗的电能_____kW·h，如果这些能量由天然气来提供，需要完全燃烧______的天然气 【答案】 0.02 【解析】电能表盘中的3000r/(kW•h)表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转3000r，则转60r实际消耗的电能 干木柴的热值，由得，这些能量若由完全燃烧的天然气放出，需要的天然气的体积 5. （2024黑龙江龙东）一款小型电火锅如图甲所示，通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能；图乙是它的简化电路图，均为加热电阻（阻值保持不变）。已知的阻值为176Ω，电火锅的部分参数如下表所示。求： （1）的阻值是多少？ （2）电火锅在低温挡工作时的功率是多少？ （3）某次使用时，在标准大气压下，用中温挡将1kg水从20℃加热到沸腾，用时14min，不计热量损失，该电火锅中温挡的实际功率是多少？ 额定电压 220V 低温挡功率 中温挡功率 440W 高温挡功率 1100W 【答案】（1）66Ω；（2）220W；（3）400W 【解析】（1）从表格中可知，高温档的功率为1100W，再由图乙可知，当高温档时，只R3连入电路，电源电压为220V，由得，R3的电阻值为 从表中还可知道，中温档的功率为400W，再由图乙，中温档时，只有R2和R3串联接入电路，电源电压220V，根据电功率推导式得 解得，即R2的阻值是。 （2）低温档时，R1，R3串联，由（1）得电火锅在低温挡工作时的功率为 （3）水吸收的内能为 不计热损失，高温档时，消耗的电能为 该电火锅的实际功率为 答：（1）的阻值是66Ω； （2）电火锅在低温挡工作时的功率是220W； （3）该电火锅中温档的实际功率是400W。 6. （2024牡丹江）小丹的奶奶阴雨天会腿疼，孝顺的小丹用电热暖水袋帮奶奶热敷，电热暖水袋铭牌上标有“220V 350W”。若电热暖水袋内装有1kg的水，正常工作时，将25℃的水加热到55℃，用时7min20s。（计算结果保留1位小数）求电热暖水袋： （1）正常工作的电流。 （2）加热过程中的热效率。 （3）提出一条安全使用的注意事项。 【答案】（1）1.6A；（2）81.8%；（3）见解析 【解析】（1）电热暖水袋正常工作的电流 （2）水吸收的热量为 消耗的电能为 则加热过程中的热效率 （3）充电结束后及时断电、充电时不要接触水、插入插座时不能用湿手触碰带电体、平放加热、禁止通电时使用、充电时远离儿童、不得插入尖锐物品等合理即可。 答：（1）正常工作的电流1.6A； （2）加热过程中的热效率81.8%； （3）详见解析。 7. （2024江苏无锡市）我国海阳核电厂在利用核能发电的同时给居民供暖。其工作流程如图所示，核燃料反应堆内有低浓度的铀-235，发生核反应后产生大量的热，一回路和二回路是两个互不相通的水循环回路，一回路的水流过核燃料反应堆的堆芯，带走核反应堆产生的热量，在蒸汽发生器中将热量传递给二回路的水，然后流回堆芯，二回路的水在蒸汽发生器中受热，产生大量高温水蒸气，水蒸气做功推动汽轮机发电，做功后的水蒸气冷凝后返回蒸汽发生器。核能供暖是将发电之后的低品位余热取出来通过管道送给居民。单个机组，如果仅供电，每秒提供的电能为；若在供电的同时进行供热，每秒提供的电能为、热量为，对单个机组核燃料反应堆产生的能量使用效率提高了3.2%。（标准煤的热值取） （1）核燃料反应堆中的铀-235是______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。二回路中的水在蒸汽发生器中发生______（填物态变化名称）吸收热量； （2）在下列方框中补充完整核能发电的能量转化过程______________； （3）若给居民供热，相当于完全燃烧多少千克标准煤产生的热量？______ （4）单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量为______J。 【答案】 （1）不可再生 汽化 （2）机械能 （3） 1.8×108 （4）5×109 【解析】（1）核燃料反应堆中的铀-235在短时间内不能再生，是不可再生能源。 二回路中的水在蒸汽发生器中变成水蒸气，发生汽化，吸收热量。 （2）由图得，核能先转化为内能，再转化为机械能推动汽轮机，产生电能。 （3）依题意得，标准煤产生的热量为 由得，标准煤完全燃烧的质量为 （4）依题意得，单个机组，如果仅供电，每秒提供的电能为；若在供电的同时进行供热，每秒提供的电能为、热量为，对单个机组核燃料反应堆产生的能量使用效率提高了3.2%，则 单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量为 8. 如图，甲、乙两个透明容器内均装有质量为100g、初温为25℃的某种绝缘液体，甲、乙中都有一段电阻丝，，。闭合开关，电流表的示数为1.2A。通电120s后，甲中温度计的示数为29℃。求： （1）两端的电压； （2）的电功率； （3）电流通过产生的热量； （4）液体的比热容（不计热量损失）。 【答案】（1）12V；（2）14.4W；（3）；（4） 【解析】（1）分析电路可知，、串联，电流表测电路电流。两端的电压为 （2）的电功率为 （3）电流通过产生的热量为 （4）不计热量损失，则甲中液体吸收的热量为 根据，液体的比热容为 答：（1）两端的电压为12V； （2）的电功率为14.4W； （3）电流通过产生的热量为； （4）液体的比热容为。 9. （2024青海省）月球上盖房子，真的遥不可及吗？我国某高校科研团队提出设想：利用月球土壤烧制出月壤砖，为人类在月球上建起科研基地做准备。如图甲所示，是“飞天”兴趣小组为月球科研基地工作人员设计的一款节能水暖电热毯，主要特点是A、B两区既可以单独使用，也可以同时使用，从而达到节能高效的目的。简化电路如图乙所示，电源电压U=220V，，均为电热丝，。已知水的比热容，求： （1）单独使用A区时，若将电热毯中质量为0.5kg的水从20℃加热到50℃，用时600s： ①水吸收的热量； ②消耗的电能W； ③正常工作时的加热效率η（结果保留一位小数）； （2）如果同时使用A区和B区，电路中的总功率P。 【答案】（1），6.6×104J，95%；（2）220W 【解析】（1）水吸收的热量为 当闭合S和时，A区单独工作，单独工作的功率为 则消耗的电能为 正常工作时的加热效率为 （2）当S，，都闭合时，A、B两区同时工作，、并联，并联电压相等，，根据可知、功率相等，则如果同时使用A区和B区，电路中的总功率为 答：（1）单独使用A区时，水吸收的热量为，消耗的电能W为6.6×104J；正常工作时的加热效率为95%； （2）如果同时使用A区和B区，电路中的总功率P为220W。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$