中考物理阶段性测试十一多挡位家用电器的相关计算含答案解析.docx

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中考物理阶段性测试十一多挡位家用电器的相关计算含答案解析

中考物理阶段性测试（十一）多挡位家用电器的相关计算

１．如图为某电热器的电路原理图，通过将开关Ｓ置于不同的位置，可以实现“加热”和“保温”两种状态的变换，对应的额定功率分别为８００Ｗ和４０Ｗ．

（１）将开关Ｓ接“１”时，电热器处于　　　　（选填“加热”或“保温”）状态．

（２）电热器在加热状态下正常工作，将０．５ｋｇ初温为２０℃的水加热到１００℃，需要多长时间？

［水的比热容为４．２×１０３Ｊ／（ｋｇ·℃），假设电能全部转化为水的内能］

２．如图是某种电加热器的电路工作原理图．有总控开关Ｓ１，温控开关Ｓ２，两个加热电阻丝Ｒ１、Ｒ２（阻值不变）．该加热器部分参数已知，额定电压２２０Ｖ，加热功率为４８４０Ｗ，保温功率为４００Ｗ．求：

（１）当Ｓ１、Ｓ２都闭合，该加热器处于　　　　（选填“加热”或“保温”）状态时，电路中的总电流；

（２）傍晚用电高峰期，若实际电压只有２００Ｖ时，加热器保温状态下的实际功率．（保留整数）

３．小黄家中新购置了一台挂式电热水器，他查看了电热水器说明书后，将电热水器内部电路结构简化成如图所示电路图，该热水器设有高、中、低三挡，电热丝Ｒ１＝５５Ω，电热丝Ｒ２＝２２０Ω，电热转化效率为８４％，水的比热容为４．２×１０３Ｊ／（ｋｇ·℃）．求：

（１）高温挡的加热功率；

（２）用低温挡将２．２ｋｇ水从２０℃加热到６０℃需要的时间．

４．如图甲是小红家里具有加热和保温功能的电热饮水机，其电路图如图乙所示，Ｓ１为温控开关，额定电压为２２０Ｖ，加热功率为５００Ｗ，保温功率为６０Ｗ．Ｒ１、Ｒ２均为加热电阻丝（假设电阻不变），请解答下列问题：

（１）电阻丝Ｒ１的阻值是多少？

（２）某一次小红家中只使用了饮水机，在加热状态下她观察到电能表上的指示灯在５分钟内闪烁了５４次，她家电能表上标有“１６００ｉｍｐ／（ｋＷ·ｈ）”的字样，此时，饮水机的实际功率和实际电压是多少？

５．某种智能型电饭锅，如图甲所示，有加热、保温、断电的功能．内部简化的电路如图乙所示，开关Ｓ可根据设定在“１”、“２”、“３”挡之间自动转换，某次煮饭时电功率与时间的关系如图丙所示．求：

（１）电阻Ｒ１的阻值；

（２）此次煮饭产生的总热量如果用来烧水，其中８０％热量被水吸收，则能将初温是２０℃，多少质量的水烧开［在一个标准大气压下，水的比热容ｃ水＝４．２×１０３Ｊ／（ｋｇ·℃），计算结果保留两位小数］．

６．市场上有一种暖手鼠标垫，技术参数如图所示，鼠标垫内有两个１０Ω的发热电阻，通过控制两个发热电阻的连接方式就能实现多挡位的调节功能．请解答下列问题：

（１）鼠标垫内两个电阻串联时总电阻是多少？

（２）在额定电压下，鼠标垫内两个电阻并联时电路中的电流是多少？

（３）在额定电压下，鼠标垫工作８小时，最多消耗多少电能？

７．小华家有一台Ｕ额＝２２０Ｖ的电烤箱，接入２２０Ｖ电路中，开关Ｓ闭合，温控开关Ｓ１处于闭合状态，此时电烤箱处于加热状态，加热功率Ｐ＝１１００Ｗ．温度升高到某一温度后温控开关Ｓ１断开，此时电烤箱处于保温状态，保温功率Ｐ１＝４４０Ｗ．如图所示为其电路原理图，Ｒ１、Ｒ２为电阻不变的电热丝．求：

（１）温控开关Ｓ１断开后，电烤箱工作２０ｍｉｎ消耗的电能为多少焦耳；

（２）Ｒ２的阻值；（计算结果保留一位小数）

（３）若电阻丝Ｒ２烧断，请通过计算说明能否用２根“２２０Ｖ　３３０Ｗ”的电热

丝代替Ｒ２，让电烤箱恢复正常加热工作．

８．如图甲所示的九阳豆浆机，由打浆和电热两部分装置构成．中间部位的打浆装置是电动机工作带动打浆刀头，将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热装置，电热装置的简化电路图如图乙所示，开关Ｓ可切换加热和保温两种状态，Ｒ１、Ｒ２是发热电阻，豆浆机的主要参数如下表．请解答下列问题：

（１）某次向豆浆机中加入黄豆和清水共１．０ｋｇ，打浆完成后浆的初温为４０℃，加热该浆使其温度升高到１００℃，需要吸收多少热量？

［设该浆的比热容为４．０×１０３Ｊ／（ｋｇ·℃）］

（２）电阻Ｒ１和Ｒ２的阻值分别为多大？

（３）该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，正常工作１ｍｉｎ所消耗电能为多大？

９．小峻家中有一个浴足盆，其部分铭牌信息如图甲所示，图乙为浴足盆的工作电路，Ｒ１、Ｒ２均为电热丝，当开关Ｓ接ａ、ｂ触点时，浴足盆的挡位不同．求：

（１）额定加热电流；

（２）Ｒ１和Ｒ２的阻值各为多少欧？

（３）在用电高峰期，小峻关闭家中其他用电器，只让浴足盆通电，使其处于加热状态１ｍｉｎ，电能表（如图丙所示）的圆盘转了３０转，则浴足盆加热的实际电功率为多少瓦？

１０．图甲是一家用电暖器，有“低温”、“中温”、“高温”三挡，铭牌见下表（“高温”挡功率空出），图乙为其简化的电路原理图，Ｓ是自我保护开关，电暖器跌倒时，Ｓ自动断开，切断电源，保证安全．闭合Ｓ１为“低温”挡．请完成下列问题．

（１）“低温”挡正常工作时的电阻是多少？

（２）“高温”挡正常工作时的总电流是多少？

（３）若某房间内空气质量为６０ｋｇ，空气温度为１０℃，设定空气的比热容为１．１×１０３Ｊ／（ｋｇ·℃）且保持不变，用该电暖器的“高温”挡正常工作２０分钟，放出热量的５０％被房间内空气吸收，那么可使此房间的空气温度升高多少℃？

１１．张强妈妈买了一个新的电饭煲，张强从说明书中，得知下表中的信息，工作电路图如图甲，Ｓ１为温控开关，加热电阻Ｒ１和Ｒ２的阻值不随温度变化．求：

（１）电饭煲在“保温”状态下正常工作时，通过电饭煲的电流；

（２）电阻Ｒ２的阻值；

（３）某周末的晚饭时，张强想利用自家电能表（如图乙）测量家庭电路的实际电压．于是他关闭了家中其他所有用电器，只让电饭煲在“蒸煮”状态下工作，观察到电能表的转盘在１ｍｉｎ内转了５０转．求家庭电路的实际电压．

参考答案

１．解：

（１）加热

（２）水吸收的热量Ｑ＝ｃｍ（ｔ－ｔ０

）＝４．２×１０３Ｊ／（ｋｇ·℃）×

０．５ｋｇ×（１００℃－２０℃）＝１．６８×１０５Ｊ

加热时间为ｔ＝Ｗ

Ｐ＝Ｑ

Ｐ＝１．６８×１０５Ｊ

８００Ｗ＝２１０ｓ

２．解：

（１）加热

此时电路中的总电流Ｉ＝Ｐ加热Ｕ＝４８４０Ｗ

２２０Ｖ＝２２Ａ

（２）当闭合开关Ｓ１时，电加热器为保温状态，电路为Ｒ１的

简单电路，由Ｐ＝Ｕ２

Ｒ可得：

电阻Ｒ１的阻值：

Ｒ１＝Ｕ２

Ｐ保温

＝（２２０Ｖ）２

４００Ｗ＝１２１Ω

当电路两端电压为２００Ｖ时，电加热器在保温状态的实际

功率：

Ｐ实＝Ｕ实

２

Ｒ１

＝（２００Ｖ）２

１２１Ω≈３３１Ｗ

３．解：

（１）将Ｓ、Ｓ１、Ｓ２闭合，Ｒ１和Ｒ２并联，电路总电阻最小，为

高温挡由Ｐ＝Ｕ２

Ｒ知，Ｐ高温＝Ｐ１＋Ｐ２＝Ｕ２

Ｒ１

＋Ｕ２

Ｒ２

＝（２２０Ｖ）２

５５Ω＋

（２２０Ｖ）２

２２０Ω＝１１００Ｗ

（２）只闭合Ｓ、Ｓ２，是Ｒ２的简单电路，电路中电阻最大，为低

温挡

Ｐ低温＝（２２０Ｖ）２

２２０Ω＝２２０Ｗ

水吸收热量Ｑ吸＝ｃ水ｍΔｔ＝４．２×１０３Ｊ／（ｋｇ·℃）×２．２ｋｇ×

（６０℃－２０℃）＝３．６９６×１０５Ｊ

由题知Ｑ吸＝ηＷ，又Ｗ＝Ｐ低温ｔ得ｔ＝Ｗ

Ｐ低温

＝Ｑ吸ηＰ低温

＝

３．６９６×１０５Ｊ

８４％×２２０Ｗ＝２０００ｓ

４．解：

（１）由图可知，当开关Ｓ、Ｓ１闭合时，处于加热状态；当开

关Ｓ闭合，Ｓ１断开时，处于保温状态．则Ｒ１的功率：

Ｐ１＝Ｐ－Ｐ２＝５００Ｗ－６０Ｗ＝４４０Ｗ

Ｒ１的阻值：

Ｒ１＝Ｕ２

Ｐ１

＝（２２０Ｖ）２

４４０Ｗ＝１１０Ω

（２）５ｍｉｎ消耗的电能：

Ｗ＝５４

１６００ｋＷ·ｈ＝１．２１５×１０５Ｊ

加热状态下的实际总功率：

Ｐ实＝Ｗ

ｔ＝１．２１５×１０５Ｊ

５×６０ｓ＝４０５Ｗ

加热状态下的总电阻：

Ｒ总＝Ｕ２

Ｐ＝（２２０Ｖ）２

５００Ｗ＝９６．８Ω

此时饮水机的实际电压：

Ｕ实＝Ｐ实Ｒ槡总＝槡４０５Ｗ×９６．８Ω＝１９８Ｖ

５．解：

（１）由图乙可知：

当开关接“１”时是加热，接“２”时是保

温，接“３”时是断电．

由题图丙可知：

Ｐ加热＝０．８ｋＷ＝８００Ｗ，Ｐ保温＝０．１ｋＷ＝

１００Ｗ

由Ｐ＝ＵＩ＝Ｕ２

Ｒ得Ｒ１＝Ｕ２

Ｐ加热

＝（２２０Ｖ）２

８００Ｗ＝６０．５Ω

（２）由题图丙可知，加热时间和保温时间都是１０ｍｉｎ，则加

热时产生的热量为Ｑ１＝Ｐ加热ｔ１

＝８００Ｗ×１０×６０ｓ＝４．８×

１０５Ｊ

保温时产生的热量Ｑ２＝Ｐ保温ｔ２

＝１００Ｗ×１０×６０ｓ＝６×

１０４Ｊ

由η＝Ｑ吸Ｑ总

×１００％可得，Ｑ吸＝ηＱ总＝８０％×（４．８×１０５Ｊ＋６×

１０４Ｊ）＝４．３２×１０５Ｊ

由Ｑ吸＝ｃｍΔｔ可知，ｍ＝Ｑ吸ｃ水Δｔ＝

４．３２×１０５Ｊ

４．２×１０３Ｊ／（ｋｇ·℃）×（１００℃－２０℃）≈１．２９ｋｇ

６．解：

（１）串联时的总电阻是：

Ｒ总＝Ｒ１＋Ｒ２＝１０Ω＋１０Ω＝２０Ω

（２）两个电阻并联时，通过每个电阻的电流：

Ｉ２

＝Ｉ１

＝Ｕ

Ｒ１

＝５Ｖ

１０Ω＝０．５Ａ

电路中的总电流是Ｉ＝Ｉ１

＋Ｉ２

＝２Ｉ１

＝２×０．５Ａ＝１Ａ（３）两个电阻并联时，电路中的电功率最大

Ｐ＝ＵＩ＝５Ｖ×１Ａ＝５Ｗ

暖手鼠标垫正常工作８小时，最多消耗电能

Ｗ＝Ｐｔ＝５Ｗ×８×３６００ｓ＝１．４４×１０５Ｊ

７．解：

（１）Ｓ１断开时，只有Ｒ１接入电路，电烤箱处于保温状态，

此时消耗的电能为：

Ｗ＝Ｐ１ｔ＝４４０Ｗ×２０×６０ｓ＝５．２８×１０５Ｊ

（２）电烤箱处于加热状态时，电阻Ｒ２的功率为

Ｐ２＝Ｐ－Ｐ１＝１１００Ｗ－４４０Ｗ＝６６０Ｗ

电阻Ｒ２的阻值为：

Ｒ２＝Ｕ２

Ｐ２

＝（２２０Ｖ）２

６６０Ｗ≈７３．３Ω

（３）一根“２２０Ｖ　３３０Ｗ”的电热丝的电阻为：

Ｒ＝Ｕ２

Ｐ丝

＝

（２２０Ｖ）２

３３０Ｗ≈１４６．６７Ω

若把两根“２２０Ｖ　３３０Ｗ”的电热丝并联使用，并联后的总

电阻约为７３．３Ω，故可替代．

８．解：

（１）豆浆吸收的热量为：

Ｑ吸＝ｃｍ（ｔ－ｔ０

）＝４．０×

１０３Ｊ／（ｋｇ·℃）×１．０ｋｇ×（１００℃－４０℃）＝２．４×１０５Ｊ

（２）由图乙可知，当Ｓ接ａ时，处于加热状态．

由Ｐ＝ＵＩ＝Ｕ２

Ｒ可得，豆浆机正常加热时电阻Ｒ１的阻值为：

Ｒ１＝Ｕ２

Ｐ加热

＝（２２０Ｖ）２

１０００Ｗ＝４８．４Ω

当Ｓ接ｂ时，处于保温状态，电路中的总电阻为：

Ｒ总＝Ｕ２

Ｐ保温

＝（２２０Ｖ）２

２４２Ｗ＝２００Ω

电阻Ｒ２的阻值为：

Ｒ２＝Ｒ总－Ｒ１＝２００Ω－４８．４Ω＝１５１．６Ω

（３）豆浆机处于打浆和加热时，总功率为：

Ｐ总＝Ｐ电动机＋Ｐ加热＝１８０Ｗ＋１０００Ｗ＝１１８０Ｗ

１ｍｉｎ消耗的电能为Ｗ＝Ｐ总ｔ＝１１８０Ｗ×６０ｓ＝７．０８×１０４Ｊ

９．解：

（１）额定加热电流：

Ｉ加＝Ｐ加Ｕ额

＝８８０Ｗ

２２０Ｖ＝４Ａ

（２）当Ｓ接ｂ时，仅Ｒ２接入电路，电路中的总电阻最小，由

Ｐ＝Ｕ２

Ｒ可知：

此时电功率最大，处于加热状态，则Ｒ２的阻

值：

Ｒ２＝Ｕ额

２

Ｐ加

＝（２２０Ｖ）２

８８０Ｗ＝５５Ω

当Ｓ接ａ时，Ｒ１与Ｒ２串联，电路中的总电阻最大，由Ｐ＝Ｕ２

Ｒ

可知：

此时电功率最小，处于保温状态，则电路中的总电阻：

Ｒ＝Ｕ额

２

Ｐ保

＝（２２０Ｖ）２

１００Ｗ＝４８４Ω

故Ｒ１的阻值：

Ｒ１＝Ｒ－Ｒ２＝４８４Ω－５５Ω＝４２９Ω

（３）电能表的圆盘转３０转消耗的电能：

Ｗ＝ｎ

Ｎ×３．６×１０６Ｊ＝３０ｒ

３０００ｒ×３．６×１０６Ｊ＝３．６×１０４Ｊ

故浴足盆加热的实际电功率：

Ｐ＝Ｗ

ｔ＝３．６×１０４Ｊ

６０ｓ＝６００Ｗ

１０．解：

（１）由铭牌可知，低温挡电暖器功率为５５０Ｗ，家庭电路

电压为２２０Ｖ，则Ｒ１＝Ｕ２

Ｐ１

＝（２２０Ｖ）２

５５０Ｗ＝８８Ω

（２）分析电路图可知，开关Ｓ２闭合时为中温挡，开关Ｓ１、Ｓ２

同时闭合时，电暖器处于高温挡，此时Ｒ１和Ｒ２同时连入电

路，总功率为Ｐ＝Ｐ１＋Ｐ２＝５５０Ｗ＋１１００Ｗ＝１６５０Ｗ，则

电路中的总电流为Ｉ＝Ｐ

Ｕ＝１６５０Ｗ

２２０Ｖ＝７．５Ａ

（３）ｔ＝２０ｍｉｎ＝１２００ｓ，电暖器高温挡工作２０ｍｉｎ放出的

热量是：

Ｑ放＝Ｗ＝Ｐｔ＝１６５０Ｗ×１２００ｓ＝１．９８×１０６Ｊ，则

空气吸收的热量为Ｑ吸＝Ｑ放η＝１．９８×１０６Ｊ×５０％＝０．９９×

１０６Ｊ，由Ｑ吸＝ｃｍΔｔ可得，Δｔ＝Ｑ吸ｃｍ＝０．９９×１０６Ｊ

１．１×１０３Ｊ／（ｋｇ·℃）×６０ｋｇ

＝１５℃

１１．解：

（１）“保温”状态下，通过电饭煲的电流为：

Ｉ保＝Ｐ保Ｕ＝８８Ｗ

２２０Ｖ＝０．４Ａ

（２）分析图甲可知，“蒸煮”状态下只有Ｒ１工作，则Ｒ１的阻

值为：

Ｒ１＝Ｕ２

Ｐ蒸煮

＝（２２０Ｖ）２

１２１０Ｗ＝４０Ω

“保温”状态下，电路的总电阻为：

Ｒ总＝Ｕ２

Ｐ保温

＝（２２０Ｖ）２

８８Ｗ＝５５０Ω

电阻Ｒ２的阻值为Ｒ２＝Ｒ总－Ｒ１＝５５０Ω－４０Ω＝５１０Ω

（３）电能表转了５０转，所消耗电能：

Ｗ＝５０

３０００ｋＷ·ｈ＝５０

３０００×３．６×１０６Ｊ＝６×１０４Ｊ

Ｐ实＝Ｗ

ｔ＝６×１０４Ｊ

６０ｓ＝１０００Ｗ

在“蒸煮”状态下，由Ｉ＝Ｕ

Ｒ和Ｐ＝ＵＩ得，Ｕ实＝Ｐ实Ｒ槡１＝

槡１０００Ｗ×４０Ω＝２００Ｖ