小专题(一) 电、热综合计算
01 专题概述
此类题目通常以电热水壶、饮水机、电热水器、电饭锅、电饭煲、电磁炉(微波炉)等常用家用电器为命题背景，通过用电器铭牌及相关介绍来提供有用信息，结合效率考查电功率、电热以及热量的计算，综合性很强，多以中考压轴题出现．
(1)根据题目的已知条件和待求量，正确选用计算电热的公式，具体如下：Q＝I2Rt＝UIt＝t.
(2)正确理解热量的计算公式Q＝cmΔt，并注意公式各物理量的意义及单位．
(3)认真审题，准确把握题目中的关键词，正确挖掘题目中的隐含条件，建立等量关系．如根据“电热器放出的热量全部被水吸收”，则有Q＝I2Rt＝IUt＝t＝cmΔt；若已知加热效率η，则电热器放出的热量与水吸收的热量之间的关系有ηQ放＝Q吸．
02 专题训练
类型1 以电热器为载体的电、热综合计算
1．(滨州中考)某中学学生公寓新安装了即热式电热水器，解决了学生日常饮水需要．图表为该电热水器的部分技术参数．
(1)该电热水器正常工作时的电流是多少安培？
(2)该电热水器贮满初温为20 ℃的水后，在一标准大气压下将其烧开，则在此过程中该电热水器消耗的电能是多少焦耳？[假设电能全部转化为内能，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)忽略温度对电热水器电阻的影响，若在实际电压为210 V情况下工作，该电热水器的实际功率是多少瓦？
2．(烟台中考)图甲为自动调温电熨斗，图乙为其简化的电路图，图丙为温控开关，温控开关是由长和宽都相同的铜片和铁片紧紧地铆在一起做成的，受热时，由于铜片膨胀得比铁片大，双金属片便向铁片那边弯曲，温度越高弯曲得越明显．双金属片触点A与弹性钢片上的触点B原来是相通的，通电后，指示灯L亮(R为限流电阻)，发热板发热，使金属底板温度升高．当温度升高到设定温度时，A、B触点分离，电路断开，底板的温度不再升高，随着温度的降低，双金属片逐渐恢复原状，A、B触点又重新接触，电路再次接通，底板的温度又开始升高，从而实现自动控温的目的．
(1)该电熨斗的温控开关是依据什么物理知识制成的？
(2)不同织物需要不同的熨烫温度，若需要较高的熨烫温度应如何调节调温旋钮？
(3)若指示灯L采用“3 V 0.03 W”的小灯泡，那么限流电阻R多大才能使小灯泡正常工作？
(4)发热板的额定功率为1 000 W，则发热板的电阻多大？若要使金属底板的温度由20 ℃升高到220 ℃至少需要多长时间？[金属底板的质量为1 kg，比热容为0.4×103 J/(kg·℃)，不计热量损失]
类型2 电热器档位问题的分析
3．(重庆中考)小亮家新装了一台智能电热马桶盖，如图甲所示，他查阅使用说明书发现便座加热电路有高、中、低三档并可手动调节，其额定电压为220 V，低温档、中温档的额定功率为22 W和44 W．利用所学的电学知识他设计了一个等效电路图，如图乙所示，用两定值电阻R1和R2表示两电热丝，单刀双掷开关S2可接a或b.当它接入家庭电路中正常工作时：
(1)低温档加热的电流多大？
(2)中温档加热5 h，消耗多少度电？
(3)高温档加热的额定功率是多少瓦？
4．(广东中考)如图是某款有加热和保温功能的电热饮水机电路原理图，机内有温控开关S0.该饮水机的部分参数已知：额定电压为220 V，加热时的总功率为880 W，保温时的功率为40 W，R1、R2为加热电阻丝．(假设它们的阻值不变)求：(计算结果若不能整除，保留一位小数)
(1)当S和S0闭合时，饮水机处在什么状态？此时电路的总电流是多大？
(2)在加热状态下，电阻丝R1的阻值为多少？
(3)傍晚用电高峰期，若实际电压只有200 V时，饮水机加热的实际总功率是多大？
类型3 综合提升
5. “节能减排”是当今社会的主题，充分利用太阳能是当今社会发展的需要．太阳能热水器已经走进千家万户，如图所示是小佳家的太阳能热水器．它在晴天利用太阳能集热，在阴雨连绵的天气，则用标有“220 V 2 000 W”字样的电热管对水加热．
(1)该太阳能热水器的容积为0.12 m3，当水箱装满水时，水的质量是多少？(水的密度为1.0×103 kg/m3)
(2) 该热水器电热管正常工作时的电阻是多大？
(3)利用太阳能将满箱水的温度从25 ℃加热到75 ℃，水吸收的热量是多少？[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
(4)如用电热管给水加热，加热的效率为84%，则电热管把满箱水的温度从25 ℃加热到75 ℃需要消耗多少电能？这些电能可供“220 V 40 W”的电灯正常工作多长时间？
6．(东营中考)小明家电热水器的简化电路图如图所示，S1是手动开关，置于热水器水箱外部；S2是温控开关，置于热水器水箱内部．当水温低于40 ℃时自动闭合，达到40 ℃时自动断开；R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝．使用时，手动闭合开关S1，电热水器开始工作．电热水器部分参数如表所示，求：
(1)电热丝R1的阻值是多少？
(2)加热时流过电热丝R2的电流是多少？
(3)假设将初温20 ℃的一满箱水加热至设定温度用了50 min，则电热水器的效率是多少？[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，ρ水＝1.0×103 kg/m3]．
参考答案
专题训练
1．解：(1)电流I＝P/U＝9 680 W/220 V ＝44 A (2)电能W＝Q＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×50×10－3 m3×1.0×103 kg/m3×(100 ℃－20 ℃)＝1.68×107 J (3)P实∶P额＝U∶U
即P实∶9 680 W＝(210 V)2∶(220 V)2解得P实＝8 820 W 2.(1)由题意可知，铜片和铁片受热膨胀不同，双金属片发生弯曲，达到温控开关控制电路的目的，是利用金属热胀冷缩的物理知识制成的．(2)需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性钢片下移，使双金属片稍向下弯曲，这时要使触点断开，双金属片向下弯曲程度要大一些，温度要更高一些．(3)灯泡正常发光时的电压UL＝3 V，因串联电路中各处的电流相等 所以，由P＝UI可得，小灯泡支路的电流：I＝
＝
＝0.01 A 因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，限流电阻两端的电压：UR＝U－UL＝220 V－3 V＝217 V 由I＝
可得，限流电阻R的阻值：R＝
＝
＝2.17×104Ω (4)由P＝
可得，发热板的电阻：R热＝
＝
＝48.4 Ω 金属板吸收的热量：Q吸＝cm(t－t0)＝0.4×103 J/(kg·℃)×1 kg×(220 ℃－20 ℃)＝8×104 J 不计热量损失，由W＝Q吸＝Pt可得，需要的加热时间：t时＝
＝
＝
＝80 s 3.(1)由P＝UI可得，低温档加热的电流：I＝
＝
＝0.1 A (2)由P＝
可得，中温档加热5 h消耗的电能：W＝P中温t＝44×10－3 kW×5 h＝0.22 kW·h＝0.22度 (3)当开关S1闭合、S2接b时，电路为R1的简单电路，马桶盖处于中温档 由P＝
可得，R1的阻值：R1＝
＝
＝1 100 Ω 当开关S1断开、S2接b时，R1与R2串联，马桶盖处于低温档 则电路中的总电阻：R＝
＝
＝2 200 Ω 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R2的阻值：R2＝R－R1＝2 200 Ω－1 100 Ω＝1 100 Ω 当开关S1闭合、S2接a时R1与R2并联，电热马桶盖处于高温档 电路中的总电阻：R′＝
＝
＝550 Ω 高温档加热的额定功率：P高温＝
＝
＝88 W 4.(1)当开关S、S0闭合时，两电阻并联，电路中的总电阻最小，由P＝
可知，电热饮水机处于加热状态，此时电路的总电流I＝
＝
＝4 A (2)饮水机保温时电路为R2的简单电路，加热时两电阻并联，由P＝
可得，电阻R1的阻值R1＝
＝
≈57.6 Ω (3)加热时总电阻R＝
＝
＝55 Ω 当电路两端电压为200 V时，电饭锅在加热状态的实际功率：P加热′＝
＝
＝727.3 W 5.(1)m＝ρV＝1.0×103 kg/m3×0.12 m3＝1.2×102 kg (2)R＝U2/P＝(220 V)2/2 000 W＝24.2 Ω (3)Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)× 1.2×102 kg×(75－25)℃＝2.52×107 J (4)Q消＝ Q吸/η＝2.52×107 J/84%＝3.00×107 J t＝W/P′＝ Q消/P′＝3.00×107 J/40 W＝7.5×105 s＝208.33 h 6.(1)当只有S1闭合时，R1单独工作，用电器处于保温状态，由P＝
可得：R1＝
＝
＝220 Ω (2)当两开关都处于闭合状态时，两电阻并联，热水器处于加热状态，R2的功率为P2＝P－P1＝1 980 W－220 W＝1 760 W 由P＝UI可得通过电热丝R2的电流是：I2＝
＝
＝8 A (3)由ρ＝
得：m＝ρV＝1.0×103 kg/m3×50×10－3 m3＝50 kg 水吸收的热量为：Q＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×(40 ℃－20 ℃)＝4.2×106 J 由P＝
可得消耗的电能为：W＝Pt＝1 980 W×50×60 s＝5.94×106 J 热水器的效率为：η＝
×100%＝
×100%≈70.7%
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/ee7cb53024c52cc58bd63186bceb19e8b8f6ec0b.html
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