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20234中考物理压轴题
专题02电功率与热效率相结合的电学综合计算模型
1.图甲为雯雯家新买的电煲锅，它有加热和保温两种功能图乙是其简化电路当接时，电煲锅加热；当接时，电煲锅保温已知：电源电压为加热功率为，保温功率为求：
若电煲锅内装有米饭，从加热到，米饭吸收多少热量？
电阻的阻值为多少？
若电煲锅加热这些米饭需要，求此过程的加热效率为多少？
2.如图是小明家的电热水壶的简化电路图，其中为加热管，为保护电阻．是温控开关，可防干烧，、是手动开关，调节、可以使电热水壶处于加热或保温状态，下表中是该电热水壶的部分参数．
额定电压
加热功率
额定容量
水壶自重
小明发现晚上用电高峰时烧水用的时间较长，原因是____________________________．
在壶中装满的水，则将水加热至刚好沸腾时水吸收的热量为多少标准大气压下，，
某次烧水时，电热水壶正常工作，小明发现将满壶的水烧开所用的时间是，则电热水壶的效率为多大
若电热水壶处于保温状态时电热管的功率为额定加热功率的，则保护电阻的电阻为多大
3.如图是一种煲汤用的电热锅工作原理图，其中温控器的作用是每当水沸腾后能自动断电一段时间。电热锅的部分参数如下表所示。
容积
额定电压
额定功率
加热功率
三脚插头上标着的导线和______相连，插座上相应的导线和______相连。
调节切换开关可以使电热锅处于“关、高温、自动、保温”四种工作状态，则原理图中的切换开关连接触点“______”时为保温档。小明发现，当电热锅处于保温档正常工作时，不论加热多长时间，都不能使锅内的汤水沸腾，原因可能是______。
该电热锅处于高温档正常工作时，使的水温度升高需要，那么电热锅的效率为多少？。
4.如图甲所示是一个电辅助太阳能热水器。图乙为该热水器电加热部分的原理图，是控制开关，可以在、、三挡之间切换；表格为热水器的铭牌。某日因天气原因，太阳辐射能为每小时每平方米辐射的热量，太阳能只将水由加热到了，此时开启电加热器，将水加热到预设温度。已知太阳能板的面积为，水吸收太阳能的效率为，水的比热容为。供水过程中不计热量损失，请根据以上条件分析计算：
项目 参数
电源电压
低温挡功率
高温挡功率
容积
水吸收太阳能的多少。
太阳能板当天接收太阳能的时间。
电路中电阻的阻值。
在热水器向外供水时，通过控制冷、热水阀使热水器内的热水与的冷水混合，可以使出水口流出的水达到需要的温度。已知人在淋浴时适宜的水温为，每个人淋浴用水均为，假设热水器内的热水能全部用完，则能满足几个人的淋浴用水？
5.如图甲是用来焊接塑料管道的热容器外观照片．其内部电路如图乙，是手动电源开关．是温控开关，作用是完成“加热模式”和“保温模式”之间的切换．是指示灯在闭合情况下始终能正常发光，灯丝电阻不变，是限流电阻．如图是相关元件的物理参数．
元件项目 参数
电源电压
加热功率 不含及的功率
灯
求的阻值；
求保温功率不含和的功率；
某次热容器在正常加热状态，需要将的塑料从温室加热到，加热效率为，请计算需要加热的时间？塑料的比热容为，小数点保留一位
6.多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。下图乙是某品牌养生壶简化电路图。当地大气压为标准大气压
开关闭合、拨到时，养生壶为_______。选填“低温档”，“中温档”，高温档“；
在标准大气压下，使用高温档将初始温度是的一壶水烧开，若养生壶高温档加热效率为，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。
养生壶处于低温档工作时通过的电流；在高温天气，由于家庭电路的电压过低而使空调不能启动。请你简述家庭电路电压过低的原因。
7.如图所示是某煲汤用的电热锅的工作电路图，为标有“”的指示灯，为限流电阻，、是阻值分别为、的发热电阻。接通电源，闭合、，电热锅开始加热，当锅内水温达到时，自动断开，仍闭合，维持小火炖煮。求：
小火炖煮时发热电阻的功率是多少？
在一个标准大气压下，电热锅将，的水烧开需要，则电热锅的效率是多少？水的比热容为，密度为
8.某电饭煲的内部电路简化如图．已知电饭煲的额定电压为，有、和三档功率可调节，在某次炖汤时，水的初温为质量为，用档，工作汤炖好，设汤的比热容与水的比热容相同，其末温为。水求：
的阻值；
炖汤过程中水吸收的热量；
炖汤时电饭煲的效率。
答案和解析
1.【答案】解：米饭吸收的热量：
；
即：若电煲锅内装有米饭，从加热到，
米饭吸收的热量为；
由电路图可知，开关接“”时，、串联；
开关接“”时，电路为的简单电路，由可知，
；
；
；
即：电阻的阻值为；
电煲锅消耗的电能：；
；
即：若电煲锅加热这些米饭需要，求此过程的加热效率为。
答：若电煲锅内装有米饭，从加热到，米饭吸收的热量；
电阻的阻值为；
若电煲锅加热这些米饭需要，求此过程的加热效率为。
【解析】本题考查了电阻的串联和电功率公式、欧姆定律、吸热公式、效率公式的应用，关键是电煲锅处于不同档位时电路连接方式的判断。
知道米饭的质量和初温、末温以及比热容，根据求出米饭吸收的热量；
由电路图可知，开关接“”档时、串联，开关接“”档时电路为的简单电路，根据求出两种情况下电路中的总电阻，利用电阻的串联求出的电阻值；
根据求出消耗的电能，利用求出此过程的加热效率。
2.【答案】解：实际电压低于，实际加热功率低于；
一壶水的质量，
标准大气压下水的沸点是，
水吸收的热量：；
消耗的电能，
电热水壶的效率；
开关均闭合时，只有连入电路，电热水壶处于加热状态：，
开关、闭合，断开时，电热水壶处于保温状态，此时的功率为：，
此时两端的电压为：，
则两端的电压为：，
根据串联分压规律可得：，
所以。
答：小明发现晚上用电高峰时烧水用的时间较长，原因是实际电压低于，实际加热功率低于；
在壶中装满的水，则将水加热至刚好沸腾时水吸收的热量为；
某次烧水时，电热水壶正常工作，小明发现将满壶的水烧开所用的时间是，则电热水壶的效率为；
若电热水壶处于保温状态时电热管的功率为额定加热功率的，则保护电阻的电阻为。
【解析】本题考查了电功率的计算以及电路动态分析的相关知识点，是一道综合题目，难度较大。
由于晚间用户用电量比较大、电压偏小，造成实际电功率小于额定功率，所以晚间烧水用时长；
根据求出水的质量，根据求出水吸收的热量；
根据求出消耗的电能，利用求出电热水壶的热效率；
分析电热水壶加热和保温时开关的接法，根据电功率的计算公式求电阻的阻值。
3.【答案】电饭锅的金属外壳；大地；；电流产生的热量小于散失的热量
【解析】解：导线和电饭锅的金属外壳相连，插入插座时，与大地连接；
由图提供的信息知道，根据电功率公式可知，当不变时，电阻越小，功率越大，所以
当开关连接触点时，消耗的电功率最小，处于保温保温状态；
当电热锅处于保温档正常工作时，不论加热多长时间，都不能使锅内的汤水沸腾，原因是电流产生的热量小于散失的热量，不能使水温升高。
，
，
水吸收的热量：
，
加热功率，工作消耗电能：
，
。
故答案为：电饭锅的金属外壳，大地；
，电流产生的热量小于散失的热量；
电热锅的效率为。
电饭锅使用三脚插头，导线和电饭锅的金属外壳相连，插入插座时，与大地连接，当用电器漏电时，人接触用电器，人被接地导线短路，即使接触了漏电的用电器也不会发生触电事故；
由电功率公式可知，电压不变的条件下，电阻越大，电功率越小，电功率小的时候处于保温状态，据此判断哪一个为保温档；当电热锅处于保温档正常工作时，此时的电功率太小，产生的热量小于散失的热量，不能使水温升高，不能使水沸腾。
电热锅处于高温档正常工作高温加热时，知道加热功率和加热时间，利用求消耗的电能总能量；又知道水的质量、水温度的升高值，利用吸热公式求水吸收的热量有用能量；再利用效率公式求电热锅的效率。
本题是一道电学与热学的综合应用题，与实际生活相联系，使学生觉得学了物理有用，加强安全意识，注意计算时的单位换算要正确。
4.【答案】解：根据得热水器内水的质量为：
；
水吸收的太阳能为：
；
根据得，
太阳能板当天接收太阳能的时间为：
；
当控制开关位于时，只有接入电路，当控制开关位于时，、并联接入电路，根据并联电路的特点可知，并联电路的总电阻小于任一分电阻；
根据可知，电源电压一定时，当控制开关位于时，只有接入电路，此时的电阻较大，电功率较小，为低温挡；
当控制开关位于时，、并联接入电路，此时的电阻较小，电功率较大，为高温挡；
根据并联电路的特点可知，的电功率：；
由可知，的阻值：；
、的热水温度降低到的过程中放出的热量为：
；
不计热量的损失，的冷水温度升高到的过程吸收的热量为：
，
由可知，冷水的质量为：；
冷热水混合后水的总质量为：
，
总体积为：，
能满足淋浴用水的人数为：
人，
所以能满足人的淋浴用水。
答：水吸收太阳能为；
太阳能板当天接收太阳能的时间；
电路中电阻的阻值为；
能满足个人的淋浴用水。
【解析】利用密度公式计算出热水器内水的质量；利用计算出水吸收的太阳能；
知道吸收的太阳能、太阳能板的面积、水吸收太阳能的效率为、太阳辐射能，利用的变形公式求出太阳能板当天接收太阳能的时间；
当控制开关位于时，只有接入电路，当控制开关位于时，、并联接入电路，根据并联电路的特点和可知低温挡和高温挡对应的电路，据此求出的电功率，利用计算出的阻值；
根据热量公式算出、的热水温度降低到的过程中放出的热量，不计热量的损失，的冷水温度升高到的过程吸收的热量与的热水温度降低到的过程中放出的热量相等，由算出冷水的质量，再算出冷热水混合后水的总质量，由密度公式算出总体积以及能满足淋浴用水的人数。
本题考查了密度公式、热量公式、电功率公式的运用和计算，联系实际生活问题，把物理知识应用到生活中去，锻炼了学生解决实际问题的能力。
5.【答案】解：由图可知，灯与串联在照明电路中，正常发光，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，由可得，灯泡的额定电压：，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，两端的电压：
，
由得，的阻值：
；
闭合时，电阻被短路，只有电热丝工作，总电阻最小，处于加热状态，
由可得，的阻值：，
断开时，电阻与串联，总电阻最大，处于保温状态，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，保温功率：；
塑料吸收的热量：
，
由可得，消耗的电能：，
由可得，需要的加热时间：。
答：的阻值为；
保温功率为；
需要的加热时间为。
【解析】由图可知，灯与串联在照明电路中，正常发光，根据求出灯泡的额定电压，根据串联电路的电压特点求出两端的电压，根据欧姆定律求出的阻值：
闭合时，电阻被短路，只有电热丝工作，总电阻最小，由可知，电路的总功率最大，处于加热状态，根据求出的阻值；断开时，电阻与串联，总电阻最大，处于保温状态，根据电阻的串联和求出保温功率；
知道塑料的质量和初温、末温以及比热容，根据求出吸收的热量，根据求出消耗的电能，利用求出需要的加热时间。
本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、效率公式、吸热公式、电功公式的应用，正确的判断电路的连接方式是关键。
6.【答案】解：
由图知，当接，闭合时，被短路，只有电阻接入电路，养生壶处于中温档。
由图知，当开关断开，接时，电阻、串联，电路中的总电阻最大，由可知，总功率最小，此时为低温档；
当接，闭合时，被短路，只有电阻接入电路，养生壶处于中温档。
由得，正常工作时通过的电流为：，
由得，的阻值：，
当开关闭合，接时，电阻、并联，电路中的总电阻最小，由可知，总功率最大，所以此时养生壶为高温档；，
由得，的阻值：，由得，养生壶在低温档工作时电路中的电流为：
，
由可得，水的质量：，
水吸收的热量：，
由和得，烧开一壶水需要的时间为：。
在高温天气，用电器过多，导致干路电流过大，输电线上的电压增大，家庭电路的电压过低，导致空调不能正常启动。
答：
养生壶处于低温档工作时电流为；
水吸收的热量为，烧开一壶水需要的时间为。
在高温天气，用电器过多，导致干路电流过大，输电线上的电压降增大，家庭电路的电压过低，导致空调不能正常启动。
【解析】【解析】分析清楚电路结构，应用电功率公式判断壶的工作状态；
应用串联电路特点与电功率公式求出电阻阻值。然后应用的变形公式求出电流。
由热量公式求出水吸收的热量，由效率公式求出壶消耗的电能，然后求出烧开一壶水需要的时间。
本题考查质量、电流、水吸热、电功和热效率的计算，关键是公式及其变形式的灵活运用和根据图象得出加热功率、保温功率，加热时间、保温时间，计算过程还要注意单位的换算。
7.【答案】解：
由题知，小火炖煮时，闭合，断开，由电路图知，此时电阻与串联接在电源上，
小火炖煮时发热电阻的功率：
；
由可知，水的质量：
，
水烧开时，水所吸收的热量
；
由题意和电路图知，、都闭合时，此时电阻接在电源上，电热锅处于加热状态；
电热锅消耗的电能为：
，
则电热锅的效率：
。
答：小火炖煮时发热电阻的功率是。
电热锅的效率是。
【解析】分析电路结构，明确小火炖煮时电路连接情况，由串联电路特点及功率公式时发热电阻的功率；
由吸热公式求出水吸收的热量，然后由消耗的电能，利用求出效率。
本题考查了功率和效率的计算，熟练掌握串联电路特点、热量公式、功率和效率公式，即可答题；解题时注意单位换算。
8.【答案】解：
由图知，接时，电路断路，是停止工作状态；接时三个电阻串联，接时，与串联，接只有接入电路．
由和串联电路电阻特点可知，接时电路中电阻最小，功率最大，为高温档；接时，电路中电阻最大，功率最小，为低温档；接为中温档，
则有接时：，所以，
接时，，所以，
所以；
水吸收的热量为：
；
用档，工作汤炖好，消耗的电能：
，
所以炖汤时电饭煲的效率：。
答：的阻值为；
炖汤过程中水吸收的热量；
炖汤时电饭煲的效率为。
【解析】由图分析接、、、各触点时电路的工作状态，先计算接时的阻值，再计算接时电路的电阻，从而得到的阻值；
由热量计算水吸收热量；
由计算炖汤时电饭煲消耗电能，由效率公式计算其效率。
此题查考电功与热量的综合计算，所涉及到的知识点比较多，主要分清何时处于保温状态，看懂电路的连接是解题关键。
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