12.用电器相关综合计算-【一战成名新中考】2025江西中考物理中考必考知识点专题特训

用电器相关综合计算 1．如表所示是家庭常用的电热水壶的部分铭牌数据。若加热电阻的阻值不随温度变化而改变，且此时的大气压为1标准大气压。则： 额定电压 220V 额定加热功率 2000W 容量 1.5L 频率 50Hz （1）电热水壶正常工作时，其加热电阻的阻值是多大？ （2）将一满壶20℃的水烧开，水需要吸收多少热量？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （3）若不考虑热量损失，电水壶正常工作时，烧开这壶水需要多少秒？ 2．表格是某款电养生壶的铭牌。在1个标准大气压下，养生壶正常工作7min，将初温为20℃的1L水烧开。c水＝4.2×103J/（kg•℃），求： 电源 220V 50Hz 额定功率 1000W 容量 1L 第2题图 （1）水吸收的热量。 （2）电养生壶的效率。 （3）在物理综合实践活动中，大泽同学想利用所学习的物理知识，测量养生壶的实际功率。关闭家中其他用电器，让电养生壶单独工作200s，如图所示的电能表的转盘刚好转了60r，求电养生壶的实际功率。 3．如图甲为一款养生壶，其加热原理如图乙所示。养生壶的额定电压为220V，R1、R2均是发热电阻，其中R2＝385Ω。养生壶正常工作时，开关置于“1”为加热挡，电路中电流为4A；开关置于“2”为保温挡。求： 第3题图 （1）当开关置于“1”时，R1的阻值及R1消耗的电功率； （2）当开关置于保温时挡，养生壶2min消耗的电能； （3）将壶内528g的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （4）在第（3）问中，养生壶正常工作，若电热丝产生的热量80%被水吸收，则该过程需要多少秒？ 4．3D打印笔是具有立体绘画功能的画笔，如图甲所示，通电后笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化；加热电路简化后如图乙所示，电源电压恒为5V，打印笔工作有高温挡和低温挡两个挡位，高温挡和低温挡的功率之比为3：2，R1＝5Ω，忽略电阻丝阻值随温度变化。求： 第4题图 （1）处于低温挡时，电路中的电流大小。 （2）处于高温挡时，通电1min，R2产生的热量。 （3）若只要求将高温挡的功率提升20%，请通过计算具体说明改进措施。 5．如图甲所示是某品牌电饭锅，图乙是其工作的电路图，如表是该电饭锅铭牌上的一些信息，R、R0两根电阻丝的阻值均不变，其中R是主加热器，R0是保温加热器。接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，开始加热，当锅内温度达到105℃时，开关S自动与a、b断开，变为与触点c接触，开始保温，此时锅内水温不变，且未沸腾。 ××牌电饭锅 额定电压 220V 额定功率 加热挡 968W 保温挡 484W 电源频率 50Hz 第5题图 （1）R0的电阻是多少欧。 （2）该电饭锅处于加热挡正常工作50s，R产生的热量为多少焦。 （3）断开其他用电器开关，仅让电饭锅在加热挡下工作，测得图丙中电能表转盘3min内转过150转，请计算电饭锅的实际功率。 6．如图甲是巴氏低温消毒柜，它有加热和保温功能，其内部简化电路如图乙所示。R1、R2均为电热丝，加热功率为1100W，保温功率为220W。将旋钮开关转动到加热挡对酸奶加热，当温度升高到65℃时旋钮开关自动调到保温状态，使酸奶的温度维持在60℃～65℃之间。求： 第6题图 （1）R1、R2的阻值是多少？ （2）消毒柜将0.22kg的15℃的酸奶加热到65℃需要吸收多少热量？ （3）若不计热量损失，把酸奶从15℃加热到65℃需要多长时间？[取c酸奶＝4×103J/（kg•℃）] 7．如图甲所示的是一款小型电火锅，可通过挡位开关实现高温、中温、低温三挡控温功能；图乙是其简化电路图，R1、R2、R3均为加热电阻（阻值保持不变），且R1的阻值为176Ω。已知该电火锅的额定电压为220V，高温挡额定功率为1100W，中温挡额定功率为440W。 甲 乙 第7题图 （1）求电火锅在高温挡正常工作时通过的电流。 （2）求电火锅在低温挡工作时的额定功率。 （3）求R2的阻值。 （4）某次使用时电火锅正常工作，假设电火锅产生的热量全部被水吸收，用高温挡将1kg水从23℃加热到100℃。需要多少时间？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 参考答案 1.解：（1）由P＝UI，I可得，P， 则该电热水壶正常工作时的电阻R24.2Ω； （2）由ρ得，装满水后壶中水的质量为：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg； 水的初温为20℃，一标准大气压下沸点为100℃，则水吸收的热量： Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J； （3）不考虑热量损失，电热水壶消耗的电能：W＝Q吸＝5.04×105J； 由P可得，t252s。 2．解：（1）水的体积V＝1L＝1dm3＝1×10﹣3m3， 由ρ可知，水的质量m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg， 一个标准大气压下，水的沸点是100℃， 水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J； （2）电养生壶消耗的电能：W＝Pt′＝1000W×7×60s＝4.2×105J， 电养生壶的效率：η80%； （3）1200r/kW•h表示电路中的用电器每消耗1kW•h电能，电能表的转盘转过1200转， 则电能表的转盘刚好转了60r，电养生壶消耗的电能：W′0.05kW•h＝1.8×105J， 电养生壶的实际功率：P实900W。 3．解：（1）由图可知，当开关置于“1”时，电路为R1的简单电路，养生壶处于加热挡， 根据欧姆定律可得，R1的电阻值：， R1的消耗的电功率：P＝UI1＝220V×4A＝880W； （2）当开关置于保温挡，开关置于“2”时，R1与R2串联， 根据串联电路的电阻规律和欧姆定律可得，电路中的电流： ， 养生壶2min消耗的电能：W ＝UIt＝220V×0.5A×2×60s＝1.32×104J； （3）水吸收的热量为：Q吸＝ c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.528kg×（100℃﹣80℃）＝177408J， （4）由题意可得，加热过程中电热丝产生的热量：， 由Q＝W＝Pt可得，养生壶的工作时间：。 4．解：（1）由图可知，只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，电路的电阻较大；开关S1、S2均闭合时，R1和R2并联，电路的电阻较小，根据P可知，只闭合开关S1时，电路消耗的电功率较小，打印笔处于低温挡；开关S1、S2均闭合时，电路消耗的电功率较大，打印笔处于高温挡。 处于低温挡时，电路中的电流：I11A； （2）并联电路各支路互不影响，处于高温挡时，R1的功率不变，等于处于低温挡时的功率， 而高温挡和低温挡的功率之比为3：2，即P高：P低＝（P1+P2）：P1＝3：2， 所以高温挡下，R1与R2的功率之比P1：P2＝2：1， 并联电路各支路两端的电压相等，根据P＝UI可知，通过R1与R2的电流之比I1：I2＝P1：P2＝2：1， 即通过R2的电流：I21A＝0.5A， 处于高温挡时，通电1minR2产生的热量：Q2R2t＝U2I2t＝5V×0.5A×1×60s＝150J； （3）高温挡原来的功率P高P低5V×1A＝7.5W， 只要求将高温挡的功率提升20%，则改进后高温挡功率P高’＝P高（1+20%）＝7.5W×1.2＝9W， 由于只提高高温挡功率，则R1的阻值不变，改变R2的阻值， 改变后，R2的功率：P2′＝P高′﹣P低＝9W﹣5W＝4W， 由P可知，R2改变后的阻值：R2′6.25Ω。 5．解：（1）根据题意可知，接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，开始加热，由图乙可知，此时R0、R并联； 当锅内温度达到105℃时，开关S自动与a、b断开，变为与触点c接触，开始保温，此时只有R0工作， 由P可得，R0的阻值：R0100Ω； （2）因电路的总功率等于各用电器的电功率之和，且两种状态下R0消耗的电功率不变， 则加热挡正常工作时R的电功率：PR＝P加热﹣P保温＝968W﹣484W＝484W， 该电饭锅处于加热挡正常工作50s，R产生的热量：QR＝WR＝PRt＝484W×50s＝24200J； （3）3000r/kW•h表示电路中的用电器每消耗1kW•h电能，电能表的转盘转过3000转， 电能表转盘3min内转过150转，则电饭锅消耗的电能：W0.05kW•h， 电饭锅的实际功率：P实1kW＝1000W。 6．解：（1）开关S闭合，旋钮开关接2时，电路为R2的简单电路，此时电路的电阻较小，根据P＝UI可知电路的总功率最大，消毒柜处于加热状态； 由P加热得，R2的阻值：R244Ω； 当旋钮开关接1时，R1、R2串联，电路的总电阻最大，根据P＝UI可知电路的总功率最小，消毒柜处于保温状态， 电路中的总电阻：R220Ω， R1的阻值：R1＝R﹣R2＝220Ω﹣44Ω＝176Ω； （2）酸奶吸收的热量：Q吸＝c酸奶m（t1﹣t2）＝4×103J/（kg•℃）×0.22kg×（65℃﹣15℃）＝4.4×104J； （3）若不计热量损失，需要消耗的电能W＝Q＝4.4×104J； 由P可得，把酸奶从15℃加热到65℃需要的时间t40s。 7．解：（1）根据P＝UI可知电火锅在高温挡正常工作时通过的电流I5A。 （2）由图乙可知，当电火锅处于高温挡时，只有R3工作， 由P可知，R3的阻值：R344Ω； 由图乙可知，当电火锅处于低温挡时，R1、R3串联，根据串联电路的电阻特点可知，R1、R3的串联总电阻：R低＝R1+R3＝176Ω+44Ω＝220Ω， 由P可知低温挡工作时的功率：P低220W； （3）当电火锅处于中温挡时，R2、R3串联，由P可知，R2、R3的串联总阻电阻：R中110Ω， 根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值：R2＝R中﹣R3＝110Ω﹣44Ω＝66Ω； （4）水吸收的热量为：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣23℃）＝3.234×105J， 假设电火锅产生的热量全部被水吸收，电火锅消耗的电能W＝Q吸＝3.234×105J， 需要的时间t294s。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$