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2026年山东中考物理一轮复习-情景式考点整合-
例 泡制一杯咖啡,一般包含磨咖啡豆、加热咖啡、保温三个阶段。图甲为某品牌多挡位咖啡机,其电路结构简化图如图乙所示。图乙中电动机用于磨咖啡豆,定值电阻R1、R2为发热电阻。该咖啡机铭牌上的部分参数如表所示。
(1)若断开S1、闭合S2和S3,咖啡机的工作状态处于哪个阶段 并说明理由。
(2)求电阻R2的阻值是多少。
(3)若某次泡制咖啡过程中,其中磨豆用时20 s、加热用时200 s、保温用时100 s,则本次泡制咖啡共消耗多少电能。
额定电压 磨豆功率 加热功率 保温功率
220 V 150 W 2 000 W 100 W
【解题思路】
①当S1断开、S2和S3都闭合时,为R1的简单电路,电阻最小,为加热阶段。
②在加热阶段,由电功率的公式得到R1阻值;当只闭合S2时,电阻R1、R2串联接入电路,电阻最大,为保温阶段,根据电功率的公式得到总电阻,由电阻的串联规律得到R2的阻值。
③消耗的总电能等于磨咖啡豆、加热和保温消耗的电能之和。
解:(1) 当S1断开、S2和S3都闭合时,为R1的简单电路,电阻最小,由P=可知,电路的总功率最大,处于加热阶段。
(2)由表可知加热功率P1=2 000 W,则R1的阻值:
R1===24.2 Ω,
当只闭合S2时,电阻R1、R2串联接入电路,电阻最大,由P=可知,电路的总功率最小,处于保温阶段,此时电路总电阻:R===484 Ω,
R2的阻值:R2=R-R1=484 Ω-24.2 Ω=459.8 Ω。
(3)某次小明在泡制咖啡时,磨咖啡豆20 s,加热 200 s,保温 100 s,
本次泡制咖啡共消耗的电能:W总=W1+W2+W3=P1t1+P2t2+P3t3=
2 000 W×200 s+100 W×100 s+150 W×20 s=4.13×105 J。
练1 (2025·东营广饶一模)我国茶文化源远流长,图甲是某同学家的煮茶器,图乙为其内部电路图,如表为其部分参数。[c水=4.2×103 J/kg·℃]
型号 SC7235
额定电压 220 V
保温功率 220 W
加热功率 1 100 W
(1)当开关S　　　　,S1　　　　时(两空均选填“闭合”或“断开”),
煮茶器处于加热状态;
闭合
闭合
(2)求R2的阻值;
(3)该煮茶器煮茶时,将1 kg、初温为23 ℃的水加热至沸腾用时7 min,求电热水壶的加热效率;(标准大气压下)
(4)用电高峰期,仅将煮茶器接入家庭电路中,让它在加热挡工作6 min,观察到家中标有“1 200 imp/(kW·h)”的电能表的指示灯闪烁120次,求煮茶器加热挡的实际功率。
解:(2)由图乙可知,当开关S、S1都闭合时,R1、R2并联,根据并联电路的特点可知,此时电路的总电阻最小,由P=可知,电路的总功率最大,煮茶器处于加热挡;
当S闭合、S1断开时,只有R1工作,电路的总电阻最大,总功率最小,煮茶器处于保温挡。
加热挡工作时R2的电功率:
P2=P加热-P保温=1 100 W-220 W=880 W,
由P=可知,R2的阻值:R2===55 Ω。
(3)煮茶器消耗的电能:W=P加热t=1 100 W×7×60 s=4.62×105 J,
水吸收的热量:Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-23℃)
=3.234×105 J,
煮茶器的加热效率:η===70%。
(4)电路中用电器每消耗1 kW·h电能,电能表的指示灯闪烁1 200次,
则电能表的指示灯闪烁120次,煮茶器消耗的电能:
W'==0.1 kW·h,
煮茶器加热挡的实际功率:P实===1 kW=1 000 W。
练2 (2025·日照)某学校食堂购置了一批加热餐台,如图甲所示。通电后加热容器中的水,为上方饭菜提供所需的热量。加热器简化电路如图乙所示,旋转开关S分别连通0、1、2触点,可实现加热器的断电、快速加热、保温多挡位功能调节。R1、R2是定值电阻,R2=96.8 Ω。容器内水的体积为10 L,密度ρ水=1.0×103 kg/m3,比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),加热器使用的电源电压恒为220 V,加热器快速加热时的功率为2 kW。求:
(1)R1的阻值;
(2)加热器保温时的功率;
(3)加热器使用保温挡工作1小时消耗的电能是多少度
(4)加热器使用快速加热挡工作15 min可使水温升高40 ℃,则加热器对水加热的效率是多少 (结果保留一位小数)
解:(1)旋转开关S连通1触点时,加热器处于快速加热挡,由电路图可知,
只有R1工作,根据P=可知,R1的阻值:R1===24.2 Ω。
(2)旋转开关S连通2触点时,加热器处于保温挡,由电路图可知,R1与R2串联,此时电路的总电阻:R总=R1+R2=24.2 Ω+96.8 Ω=121 Ω,
加热器保温时的功率:P保温===400 W。
(3)P保温=400 W=0.4 kW,加热器使用保温挡工作1小时消耗的电能:
W保温=P保温t保温=0.4 kW×1 h=0.4 kW·h=0.4度。
(4)V水=10 L=0.01 m3,根据ρ=可知,容器内水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×0.01 m3=10 kg,
容器内水温升高40 ℃时,水吸收的热量:
Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×40 ℃=1.68×106 J,
t加热=15 min=900 s,加热器消耗的电能:
W加热=P加热t加热=2×103 W×900 s=1.8×106 J,
加热器对水加热的效率:η==≈93.3%。
练3 (2025·齐齐哈尔)中医药是中华优秀传统文化的瑰宝,在疾病治疗方面具有重要的作用。图甲是某品牌小型电中药锅,图乙是其工作电路简化的等效电路图,通过开关S1和S2的不同状态组合,可以实现三挡加热功能。定值电阻R1、R2都是发热电阻,其中R1=110 Ω。该电中药锅部分参数如表所示。已知:c药液=4.2×103 J/(kg·℃)。求:
额定电压/V 220
额定功率/W 高温挡880
中温挡440
低温挡220
(1)当闭合开关S1,将开关S2接a时,电中药锅使用的是　　　　(选填
“低温”“中温”或“高温”)挡;
(2)将1 kg药液从25 ℃加热到35 ℃的过程中,药液吸收的热量是多少
(3)使用该电中药锅的中温挡正常工作,加热100 s,消耗的电能是多少
(4)R2的阻值是多少
高温
解:(2)药液吸收的热量:Q吸=c药液mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×
(35 ℃-25 ℃)=4.2×104 J。
(3)中温挡正常工作100 s消耗的电能:
W=P中t=440 W×100 s=4.4×104 J。
(4)低温挡时,总电阻:R总===220 Ω,
则R2的阻值:R2=R总-R1=220 Ω-110 Ω=110 Ω。

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