2018初中物理電(熱)學(xué)綜合題

可編輯版/電<熱>學(xué)綜合題23個(gè)一、電器銘牌類1.當(dāng)今市場(chǎng)大部分加熱產(chǎn)品的材質(zhì)為鐵、鋁、不銹鋼等,使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生多種二次化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生金屬離子及有害物質(zhì),所以漸漸流行起玻璃電熱水壺.玻璃電熱水壺是指一種用于養(yǎng)生保健的可以烹飲的容器,類似于電水壺,其最大的特點(diǎn)是采用一種新型的電加熱材料,通過(guò)高溫把電熱膜電子漿料<金屬化合物>噴涂在玻璃表面形成面狀電阻,在兩端制作銀電極,通電后產(chǎn)生熱量把壺內(nèi)的水加熱.小明家買(mǎi)了一只養(yǎng)生壺<圖甲>,其銘牌如下表所示.小明關(guān)閉了家中的其他所有用電器,并在壺中加入初溫為25℃的水,6min將水燒開(kāi)<標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下>,求：型號(hào)HX﹣201504額定電壓220V頻率50Hz額定功率1210W<1>燒水時(shí)是通過(guò)方式改變了水的內(nèi)能.<2>在加熱過(guò)程中家用電能表<圖乙>的轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)了300轉(zhuǎn),此過(guò)程中養(yǎng)生壺消耗的電能為多少；如果養(yǎng)生壺的熱效率是87.5%,此過(guò)程中壺中水的質(zhì)量是多少[水的比熱容為4.2×103J/<kg·℃>]；<3>不考慮溫度對(duì)電阻的影響,在此過(guò)程中,養(yǎng)生壺兩端的實(shí)際電壓是多少.第1題圖[答案]<1>熱傳遞解：<2>養(yǎng)生壺消耗的電能為：W＝eq\f<300r,3000r>kW·h＝0.1kW·h＝3.6×105J由η＝eq\f<Q吸,W>×100%可得：水吸收的熱量為：Q吸＝Wη＝3.6×105J×87.5%＝3.15×105J由Q吸＝cmΔt可得：m＝eq\f<Q吸,cΔt>＝eq\f<3.15×105J,4.2×103J/〔kg·℃×〔100℃－25℃>＝1kg<3>根據(jù)P＝eq\f<U2,R>可得：R＝eq\f<Ueq\o\al<2,額>,P額>＝eq\f<〔220V2,1210W>＝40Ω又t＝6min＝360s實(shí)際電功率為：P實(shí)＝eq\f<W,t>＝eq\f<3.6×105J,360s>＝1000W則實(shí)際電壓為：U實(shí)＝eq\r<P實(shí)R>＝eq\r<1000W×40Ω>＝200V2.如圖甲所示為新一代節(jié)能光波爐,其加熱的能源利用率可高達(dá)90%以上,而靠電爐絲加熱的電器只有60～70%.光波爐的部分技術(shù)參數(shù)如圖乙所示.[c牛奶＝2.5×103J/<kg·℃>,ρ牛奶＝1.0×103kg/m3]<1>光波爐工作時(shí)使用的光波屬于波.<2>光波爐在微波擋將一盒250mL的牛奶從10℃加熱到60℃需要28s,則該光波爐在使用微波擋加熱牛奶時(shí)的效率為多大？<計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)><3>若每天使用該光波爐<微波和光波同時(shí)使用>的時(shí)間平均為10min,則每個(gè)月<按30天計(jì)算>光波爐消耗的電能為多少千瓦時(shí)？第2題圖[答案]<1>電磁解：<2>牛奶的體積V＝250mL＝250cm3＝2.5×10－4m3由ρ＝eq\f<m,V>可知,牛奶的質(zhì)量為m＝ρ牛奶V＝1.0×103kg/m3×2.5×10－4m3＝0.25kg牛奶吸收的熱量：Q吸＝c牛奶mΔt＝2.5×103J/<kg·℃>×0.25kg×<60℃－10℃>＝3.125×104J光波爐消耗的電能：W＝Pt＝1200W×28s＝3.36×104J光波爐在微波擋的效率為：η＝eq\f<Q吸,W>×100%＝eq\f<3.125×104J,3.36×104J>×100%≈93%<3>P總＝P微波＋P光波＝1200W＋800W＝2000W＝2kW一個(gè)月光波爐消耗的電能為：W總＝P總t＝30×2kW×eq\f<10,60>h＝10kW·h3.某新款雙桶洗衣機(jī)的部分技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示.型號(hào)XXX參數(shù)額定電壓頻率功率洗滌220V50Hz450W脫水220V50Hz550W求：<1>為了便于洗滌,該洗衣機(jī)在洗滌之前會(huì)先進(jìn)水30L,之后把水從20℃加熱到60℃以便浸泡衣服,則這一過(guò)程水吸收的熱量是多少？[c水＝4.2×103J/<kg·℃>]<2>把洗衣機(jī)洗滌時(shí)從正轉(zhuǎn)→?！崔D(zhuǎn)→停的過(guò)程記作一次周期性變化<如圖所示>,那么該洗衣機(jī)洗滌時(shí)完成一次周期性變化所消耗的能量為多少焦耳？第3題圖<3>該洗衣機(jī)在14min的洗滌過(guò)程中,若洗衣機(jī)實(shí)際消耗電能為0.1度,則該洗衣機(jī)洗滌效率多大？[答案]解：<1>水的質(zhì)量m水＝ρ水V水＝1×103kg/m3×30×10－3m3＝30kg水吸收的熱量Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103J/<kg·℃>×30kg×<60℃－20℃>＝5.04×106J由洗衣機(jī)的洗滌工作順序可知,一次洗衣周期時(shí)間為70s,洗滌工作時(shí)間為60s,只有洗滌工作時(shí)才消耗能量,所以一次周期性變化所消耗的能量W＝P洗t＝450W×60s＝2.7×104J<3>在14min的洗滌時(shí)間里,洗衣機(jī)一共經(jīng)歷了eq\f<14×60s,70s>＝12個(gè)洗滌周期,則消耗的能量W總＝12×2.7×104J＝3.24×105J洗滌過(guò)程中實(shí)際消耗電能W電＝0.1度＝0.1kW·h＝3.6×105J所以洗滌效率η＝eq\f<W總,W電>×100%＝eq\f<3.24×105J,3.6×105J>×100%＝90%4.掃地機(jī)器人,又稱自動(dòng)打掃機(jī)、智能吸塵器等,是智能家用電器的一種,能憑借一定的人工智能,自動(dòng)在房間內(nèi)完成地板清理工作.一般采用刷掃和真空方式,將地面雜物吸納進(jìn)入自身的垃圾收納盒,從而完成地面清理的功能.如圖為某品牌掃地機(jī)器人,其銘牌參數(shù)如下表所示.額定電壓20V額定功率40W電池類型3000mAh充電時(shí)間4h工作時(shí)間100～120mineq\a\vs4\al<,第4題圖><1>掃地機(jī)器人主要部件是<選填"電動(dòng)機(jī)"或"發(fā)電機(jī)">,其工作原理是：_________________.<2>該掃地機(jī)器人正常工作時(shí)的電流是多少？<3>該掃地機(jī)器人充滿電時(shí)電池儲(chǔ)存電能為多少？這些電能能使機(jī)器人正常工作多長(zhǎng)時(shí)間？[答案]<1>電動(dòng)機(jī)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)解：<2>正常工作時(shí)的電流：I＝eq\f<P,U>＝eq\f<40W,20V>＝2A<3>儲(chǔ)存總電能：W＝UIt＝20V×3A×3600s＝2.16×105J正常工作時(shí)間：t＝eq\f<W,P>＝eq\f<2.16×105J,40W>＝5400s5.抽油煙機(jī)是一種凈化廚房環(huán)境的廚房電器.它能將爐灶燃燒的廢物和烹飪過(guò)程中產(chǎn)生的對(duì)人體有害的油煙迅速抽走,排出室內(nèi),減少污染,凈化空氣,并有防毒、防爆的安全保障作用.下表是某品牌抽油煙機(jī)的銘牌.額定電壓220V額定功率223W電機(jī)輸入功率220W最大照明功率1.5W×2eq\a\vs4\al<,第5題圖><1>該油煙機(jī)只有電機(jī)單獨(dú)正常工作時(shí),通過(guò)的電流是多少？<2>電機(jī)單獨(dú)正常工作5min,消耗的電能是多少？<3>小明想檢驗(yàn)該抽油煙機(jī)是否合格,他觀察家里安裝的電能表上標(biāo)有1800r/<kW·h>,關(guān)閉家里所有用電器,只讓抽油煙機(jī)的電機(jī)單獨(dú)工作5min,請(qǐng)你幫他計(jì)算,電能表轉(zhuǎn)盤(pán)應(yīng)轉(zhuǎn)多少轉(zhuǎn)該抽油煙機(jī)才合格？[答案]解：<1>通過(guò)電機(jī)的電流：I＝eq\f<P,U>＝eq\f<220W,220V>＝1A<2>W＝Pt＝220W×5×60s＝6.6×104J<3>根據(jù)W＝eq\f<n,N>×3.6×106J知n＝eq\f<W,3.6×106J>×N電能表實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)：n＝eq\f<6.6×104J,3.6×106J>×1800r＝33r若5min內(nèi)電能表轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)33r,則該油煙機(jī)合格.6.電蒸鍋也叫電蒸籠,是一種在傳統(tǒng)的木蒸籠、鋁蒸籠、竹蒸籠等基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的用電熱蒸氣原理來(lái)直接清蒸各種美食的廚房電器.小萬(wàn)家買(mǎi)了一臺(tái)電蒸鍋如圖甲所示,電蒸鍋的部分參數(shù)如表格所示.<忽略溫度對(duì)加熱電阻的影響>求.第6題圖XX電蒸鍋額定電壓220V額定功率1100W額定頻率50Hz水箱容量2.5L蒸籠容量7.5L定時(shí)時(shí)間60min<1>電蒸鍋應(yīng)使用圖乙中<選填"上"或"下">面的插座,目的是使電蒸鍋的與大地相連,防止因漏電而造成觸電事故.<2>電蒸鍋的加熱電阻為多少？若某次電路中的實(shí)際電壓為198V,在此電壓下利用定時(shí)時(shí)間蒸熟食物消耗的電能為多少？<3>如果把滿箱初始溫度為25℃的水燒開(kāi)<1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下>,電蒸鍋的熱效率為90%,所需要的時(shí)間是多少？[c水＝4.2×103J/<kg·℃>][答案]<1>下金屬外殼解：<2>電蒸鍋的加熱電阻R＝eq\f<Ueq\o\al<2,額>,P額>＝eq\f<〔220V2,1100W>＝44Ω由于電阻不變,所以當(dāng)實(shí)際電壓為198V時(shí),加熱電阻仍為44Ω,加熱時(shí)間等于定時(shí)時(shí)間時(shí)消耗的電能W＝eq\f<U2,R>t＝eq\f<〔198V2,44Ω>×60×60s≈3.2×106J<3>水箱裝滿水時(shí),水的質(zhì)量是m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×2.5×10－3m3＝2.5kg此時(shí)水吸收的熱量Q吸＝c水m<t－t0>＝4.2×103J/<kg·℃>×2.5kg×<100℃－25℃>＝7.875×105J此時(shí)消耗的電能W′＝eq\f<Q吸,η>＝eq\f<7.875×105J,90%>＝8.75×105J則加熱時(shí)間t′＝eq\f<W′,P額>＝eq\f<8.75×105J,1100W>≈795.5s二、擋位變化的電路圖類7.如圖甲所示是家庭常用的電熱淋浴器,乙圖是其簡(jiǎn)化電路<R1、R2都是加熱電阻>.已知電熱淋浴器的額定電壓為220V,容量為50L,加熱功率為5kW.求：<1>開(kāi)關(guān)接"1"時(shí),電熱淋浴器處于狀態(tài).<2>R1的電阻；<開(kāi)關(guān)跳轉(zhuǎn)至2位置>若R2＝10Ω,電熱淋浴器處于保溫狀態(tài)時(shí)消耗的電功率約為多少？<3>將水箱裝滿加熱20min,則需要消耗多少電能？第7題圖[答案]<1>加熱解：<2>由P＝eq\f<U2,R>可得,R1＝eq\f<U2,P加熱>＝eq\f<〔220V2,5000W>＝9.68Ω電熱淋浴器處于保溫狀態(tài)時(shí),電路中R1與R2串聯(lián),消耗的電功率P＝eq\f<U2,R1＋R2>＝eq\f<〔220V2,9.68Ω＋10Ω>≈2459W<3>加熱20min,需要消耗的電能為W＝Pt＝5000W×20×60s＝6×106J8.如圖是某款多功能多擋位電火鍋的簡(jiǎn)化電路圖,R1和R2為電熱絲,R0為調(diào)溫電阻,通過(guò)開(kāi)關(guān)S1、S2和溫控開(kāi)關(guān)S3的通斷可使電火鍋在不同擋位下工作,其擋位Ⅰ、Ⅱ功率較小,擋位Ⅲ功率最大且不可調(diào)節(jié).下表是部分銘牌參數(shù).eq\a\vs4\al<>額定電壓 220V額定頻率 50Hz擋位Ⅲ功率 2000W第8題圖<1>當(dāng)電火鍋以最大擋位Ⅲ工作時(shí),開(kāi)關(guān)S1、S2均閉合,溫控開(kāi)關(guān)S3應(yīng)<選填"閉合"或"斷開(kāi)">.<2>當(dāng)電火鍋以最大擋位Ⅲ正常工作時(shí),將鍋內(nèi)2kg水由20℃加熱到沸騰用時(shí)8min,該電火鍋的效率為多大？[在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,c水＝4.2×103J/<kg·℃>]<3>當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí),電火鍋在擋位Ⅰ正常工作.若R2＝100Ω,調(diào)溫電阻R0的最大阻值為400Ω,計(jì)算電熱絲R1的電阻值和在擋位Ⅰ工作時(shí)的最小電流.<結(jié)果保留一位小數(shù)>[答案]<1>閉合[解析]分析電路圖可知,當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2均閉合時(shí),R1與R2并聯(lián),要使電火鍋在最大擋位Ⅲ工作,由P＝eq\f<U2,R>知電路中的電阻應(yīng)最小,則R0必須短路,即溫控開(kāi)關(guān)S3閉合.解：<2>電火鍋在最大擋位Ⅲ工作8min消耗的電能W＝P3t＝2000W×8×60s＝9.6×105J水吸收的熱量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/<kg·℃>×2kg×<100℃－20℃>＝6.72×105Jη＝eq\f<Q吸,W>×100%＝eq\f<6.72×105J,9.6×105J>×100%＝70%<3>當(dāng)電火鍋以最大擋位Ⅲ正常工作時(shí),S1、S2、S3都閉合,R0被短路,R1與R2并聯(lián),則可得R總＝eq\f<U2,P3>＝eq\f<〔220V2,2000W>＝24.2Ω根據(jù)并聯(lián)電阻關(guān)系知R1≈31.9Ω當(dāng)電火鍋在擋位Ⅰ正常工作時(shí),R0與R1串聯(lián),且R0阻值最大時(shí),電路中電流最小,則Imin＝eq\f<U,R1＋R0>＝eq\f<220V,31.9Ω＋400Ω>≈0.5A9.如圖甲為某款利用高溫水蒸氣熨燙衣服的便攜式掛燙機(jī),該掛燙機(jī)的正常工作電壓為220V,水箱最多裝水1.5L,加熱功率有高低兩個(gè)擋位,它的工作電路原理如圖乙所示,R1、R2為阻值相同的發(fā)熱電阻,0、1、2為觸點(diǎn),S2為旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān),實(shí)現(xiàn)關(guān)、低擋、高擋的轉(zhuǎn)換,其高擋時(shí)的額定功率為1210W.使用時(shí),水箱中一部分水通過(guò)進(jìn)水閥門(mén)進(jìn)入電熱杯受熱至沸騰,產(chǎn)生的水蒸氣通過(guò)蒸汽軟管從蒸汽噴頭噴出,從而熨燙衣服.第9題圖<1>求該掛燙機(jī)發(fā)熱電阻的阻值.<2>求該掛燙機(jī)低擋的功率.<3>若將工作電路改為圖丙所示電路,且保證加熱功率不變,則發(fā)熱電阻的阻值應(yīng)為多大？<4>若該掛燙機(jī)的加熱效率為84%,則將電熱杯內(nèi)0.2kg、20℃的水加熱到100℃需要的時(shí)間至少是多少？[c水＝4.2×103J/<kg·℃>][答案]解：<1>當(dāng)處于高擋時(shí),開(kāi)關(guān)S2旋至1、2之間,電路中只有電阻R2工作由P＝eq\f<U2,R2>得：R2＝eq\f<U2,P>＝eq\f<〔220V2,1210W>＝40Ω<2>當(dāng)處于低擋時(shí),開(kāi)關(guān)S2旋至0、1之間,電路中R1、R2串聯(lián)接入電路掛燙機(jī)低擋的功率為：P＝eq\f<U2,R>＝eq\f<U2,R1＋R2>＝eq\f<〔220V2,40Ω＋40Ω>＝605W<3>圖丙電路處于低擋時(shí),開(kāi)關(guān)S2旋至0、1之間,電路中只有電阻R1工作由P＝eq\f<U2,R1>得：R1＝eq\f<U2,P>＝eq\f<〔220V2,605W>＝80Ω<4>水吸收的熱量為：Q＝cmΔt＝4.2×103J/<kg·℃>×0.2kg×<100℃－20℃>＝67200J由η＝eq\f<Q,W>×100%＝84%得：W＝eq\f<Q,84%>＝eq\f<67200J,84%>＝80000J由W＝Pt得：t＝eq\f<W,P>＝eq\f<80000J,1210W>≈66.1s10.如圖甲所示為某電熱爐,其工作原理如圖乙所示,下表為其銘牌的部分參數(shù)<其中高溫?fù)醯念~定功率模糊不清>,R1、R2均為電熱絲<電阻不隨溫度變化>.求：第10題圖<1>開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi),開(kāi)關(guān)S2接到b,電熱爐處于擋.<2>電熱爐高溫?fù)醯墓β适嵌嗌伲?lt;3>若電能全部轉(zhuǎn)化為熱能,用電熱爐將2.2kg的初溫為25℃的水加熱至沸騰最少需要多長(zhǎng)時(shí)間<在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下>？[c水＝4.2×103J/<kg·℃>][答案]<1>低溫[解析]①當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合,S2接a時(shí),R1與R2并聯(lián)；②當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合,S2接b時(shí),R2被短路,電路中只有R1工作；③當(dāng)開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi),S2接b時(shí),R1與R2串聯(lián).根據(jù)P＝eq\f<U2,R>可知電壓一定時(shí),電阻越小,電路消耗的功率最大,則開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi),開(kāi)關(guān)S2接b時(shí),電熱爐處于低溫?fù)?解：<2>低溫?fù)鯐r(shí),R＝R1＋R2＝eq\f<U2,P低>＝eq\f<〔220V2,550W>＝88Ω中溫?fù)鯐r(shí),R1＝eq\f<U2,P中>＝eq\f<〔220V2,1100W>＝44ΩR2＝88Ω－44Ω＝44Ω該電熱爐處于高溫?fù)鯐r(shí),R1、R2并聯(lián),總電阻R總＝22Ω功率P高＝eq\f<U2,R總>＝eq\f<〔220V2,22Ω>＝2200W<3>水吸收的熱量Q＝c水mΔt＝4.2×103J/<kg·℃>×2.2kg×<100℃－25℃>＝6.93×105J需要時(shí)間t＝eq\f<W,P>＝eq\f<Q,P>＝eq\f<6.93×105J,2200W>＝315s11.如圖甲為一種新型熱飲咖啡機(jī),圖乙是它工作電路的簡(jiǎn)化圖,R1、R2為發(fā)熱電阻,S0為溫控開(kāi)關(guān).其相關(guān)參數(shù)如表所示.求：第11題圖<1>熱飲咖啡機(jī)是利用原理來(lái)工作的,在加熱過(guò)程中,主要通過(guò)方式使咖啡的內(nèi)能增加.<2>電阻R2的阻值是多少？在加熱狀態(tài)時(shí),通過(guò)電路的總電流是多少？<3>若把質(zhì)量為0.8kg的咖啡從20℃加熱到90℃需要6min,該咖啡機(jī)的熱效率為多少？[c咖啡＝4×103J/<kg·℃>][答案]<1>電流熱效應(yīng)熱傳遞解：<2>由題圖可知,當(dāng)S閉合、S0斷開(kāi)時(shí),電路為R2的簡(jiǎn)單電路,此時(shí)熱飲咖啡機(jī)處于保溫狀態(tài),由銘牌參數(shù)可知R2的阻值為R2＝eq\f<U2,P保溫>＝eq\f<〔220V2,40W>＝1210Ω熱飲咖啡機(jī)處于加熱狀態(tài)時(shí),通過(guò)電路的總電流為I加熱＝eq\f<P加熱,U>＝eq\f<880W,220V>＝4A<3>咖啡吸收的熱量Q吸＝c咖啡m<t－t0>＝4×103J/<kg·℃>×0.8kg×<90℃－20℃>＝2.24×105J咖啡機(jī)消耗的電能為W＝P加熱t(yī)加熱＝880W×6×60s＝3.168×105J該咖啡機(jī)的熱效率η＝eq\f<Q吸,W>×100%＝eq\f<2.24×105J,3.168×105J>×100%≈70.7%12.小芳家新買(mǎi)了一臺(tái)電烤箱,其銘牌參數(shù)和內(nèi)部簡(jiǎn)化電路如下圖所示,R1、R2均為電熱絲.第12題圖<1>該電烤箱在高溫?fù)鹾婵?000s消耗的電能是多少？<2>電路中R1、R2的阻值分別為多少？<3>該電烤箱在低溫?fù)跽９ぷ鲿r(shí),R1消耗的功率是多少？[答案]解：<1>利用高溫?fù)鹾婵鞠牡碾娔躓＝P高溫t＝1100W×1000s＝1.1×106J<2>由題圖可知,當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2都閉合時(shí),R2被短路,電路中只有R1,此時(shí)電烤箱處于高溫?fù)醺鶕?jù)P＝eq\f<U2,R>可知R1＝eq\f<U2,P高溫>＝eq\f<〔220V2,1100W>＝44Ω當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合、S2斷開(kāi)時(shí),R1和R2串聯(lián)在電路中,此時(shí)電烤箱處于低溫?fù)醺鶕?jù)P＝eq\f<U2,R>可知R總＝eq\f<U2,P低溫>＝eq\f<〔220V2,440W>＝110Ω根據(jù)串聯(lián)電路總電阻等于各分電阻之和可知R2＝R總－R1＝110Ω－44Ω＝66Ω<3>電烤箱在低溫?fù)豕ぷ鲿r(shí),電路中的電流I＝eq\f<P低溫,U>＝eq\f<440W,220V>＝2A此時(shí)R1消耗的電功率為P＝I2R1＝<2A>2×44Ω＝176W三、銘牌結(jié)合電路圖類13.一臺(tái)電烤箱的銘牌如表所示,其內(nèi)部簡(jiǎn)化電路如圖所示,R1和R2均為電熱絲,求：<1>電烤箱是利用原理工作的.<2>電路中R1的阻值；電烤箱在低溫?fù)跽９ぷ鲿r(shí),電路中的電流和R1的功率；<3>電烤箱在高溫?fù)跽９ぷ?0min所消耗的電能.第13題圖[答案]<1>電流的熱效應(yīng)解：<2>根據(jù)P＝eq\f<U2,R>可知,當(dāng)U一定時(shí),R越小,P越大.所以高溫?fù)豕ぷ鲿r(shí)S接"2",僅R1工作,此時(shí)功率P1＝1100W.由P1＝eq\f<U2,R1>得：R1＝eq\f<U2,P1>＝eq\f<〔220V2,1100W>＝44Ω低溫?fù)豕ぷ鲿r(shí)S接"1",R1、R2串聯(lián),此時(shí)功率P2＝440W.電路中的電流I＝eq\f<P2,U>＝eq\f<440W,220V>＝2AR1消耗的功率是P′＝I2R1＝<2A>2×44Ω＝176W<3>電烤箱在高溫工作時(shí),功率P1＝1100W,工作時(shí)間t＝10min＝600s.電烤箱在高溫?fù)豕ぷ?0min消耗的電能W＝P1t＝1100W×600s＝6.6×105J14.<8分>如圖甲所示為家用電熱飲水機(jī)及其銘牌,圖乙是它的工作簡(jiǎn)化電路,R1和R2都是發(fā)熱電阻,其中S是溫度自動(dòng)控制開(kāi)關(guān).當(dāng)溫度升高到一定值時(shí),電熱飲水機(jī)自動(dòng)切換到保溫狀態(tài).<不計(jì)溫度對(duì)電阻的影響><1>當(dāng)開(kāi)關(guān)S接1時(shí),電熱飲水機(jī)處于狀態(tài).<選填"加熱"或"保溫"><2>電熱飲水機(jī)加熱時(shí),電路中的電流是多少？電阻R1的阻值是多大？<3>電熱飲水機(jī)保溫11min,電阻R1所消耗的電能是多少？第14題圖[答案]<1>保溫[解析]由電路圖可知,開(kāi)關(guān)S接1時(shí)R1與R2串聯(lián),開(kāi)關(guān)S接2時(shí)電路為R2的簡(jiǎn)單電路,因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,由P＝eq\f<U2,R>可知,開(kāi)關(guān)S接1時(shí),電路中的電阻最大,功率最小,電熱飲水機(jī)處于保溫?fù)?解：<2>已知P加熱＝1100W,U額＝220V由P＝UI可得,電熱飲水機(jī)加熱時(shí),電路中的電流為：I＝eq\f<P加熱,U額>＝eq\f<1100W,220V>＝5A開(kāi)關(guān)S接2時(shí),電熱飲水機(jī)處于加熱擋,R2的電阻：R2＝eq\f<U額,I>＝eq\f<220V,5A>＝44Ω開(kāi)關(guān)接1時(shí),電路中的總電阻為：R總＝eq\f<Ueq\o\al<2,額>,P保溫>＝eq\f<〔220V2,100W>＝484Ω由R總＝R1＋R2可得,R1＝R總－R2＝484Ω－44Ω＝440Ω<3>電熱飲水機(jī)保溫時(shí)的電流為：I′＝eq\f<U額,R總>電熱飲水機(jī)保溫11min時(shí),電阻R1所消耗的電能：W＝Q＝I′2R1t＝<eq\f<U額,R總>>2×440Ω×11×60s＝6×104J15.如圖甲所示是新型智能電飯鍋,它有兩個(gè)擋位,分別是高溫?zé)髶鹾捅貭F飯擋,其原理圖如圖乙所示<虛線框內(nèi)為電飯鍋的發(fā)熱部位>,圖丙是智能電飯鍋的部分參數(shù).<1>當(dāng)電飯鍋處于高溫?zé)鬆顟B(tài)時(shí),開(kāi)關(guān)S置于<選填"1"或"2">.<2>保溫燜飯時(shí),電路中的電流是多少？R2的阻值是多大？<3>若只要求保溫燜飯擋的功率提升10%,請(qǐng)通過(guò)計(jì)算具體說(shuō)明改進(jìn)措施.第15題圖[答案]<1>2[解析]由題圖可知,開(kāi)關(guān)S置于2擋時(shí),只有電阻R1接入電路中,總電阻最小,電流最大,功率最大.解：<2>當(dāng)開(kāi)關(guān)接1時(shí),處于保溫狀態(tài),這時(shí)兩個(gè)電阻是串聯(lián)的,保溫燜飯時(shí)電路中電流：I＝eq\f<P保溫,U>＝eq\f<22W,220V>＝0.1A當(dāng)開(kāi)關(guān)S置于2時(shí),只有電阻R1接入電路中,所以R1＝eq\f<U2,P高>＝eq\f<〔220V2,1100W>＝44Ω當(dāng)處于保溫狀態(tài)時(shí),兩個(gè)電阻是串聯(lián)的,所以R總＝R1＋R2＝eq\f<U2,P保溫>＝eq\f<〔220V2,22W>＝2200Ω所以R2＝R總－R1＝2200Ω－44Ω＝2156Ω<3>保溫時(shí)的功率為：P保溫＝22W當(dāng)保溫燜飯擋的功率提升10%時(shí),此時(shí)的功率應(yīng)為：P1＝P保溫<1＋10%>＝22W×<1＋10%>＝24.2W所需要的總電阻為：R總′＝eq\f<U2,P1>＝eq\f<〔220V2,24.2W>＝2000Ω得出R2′＝R總′－R1＝2000Ω－44Ω＝1956Ω因此,應(yīng)將R2換成阻值為1956Ω的電阻.16.電熱式加濕器是根據(jù)電流的熱效應(yīng),將電能轉(zhuǎn)換成熱能的原理制成的,電加熱管浸沒(méi)在電熱槽的水中,電熱管產(chǎn)生熱量時(shí),水沸騰變?yōu)樗魵?從而產(chǎn)生一個(gè)適度的濕度環(huán)境,如圖甲是一款電熱加濕器,其發(fā)熱電路如圖乙所示,R1、R2為阻值相同的發(fā)熱電阻,1、2、3、4為觸點(diǎn),S為旋轉(zhuǎn)型開(kāi)關(guān),實(shí)現(xiàn)低、高擋的轉(zhuǎn)換,設(shè)計(jì)參數(shù)如下表.求：第16題圖額定電壓220V額定最大發(fā)熱功率400W水箱容積4L適用面積40～60m2<1>開(kāi)關(guān)接觸點(diǎn)3、4時(shí),電熱加濕器處于狀態(tài).<2>電阻R1的阻值；加濕器在低擋時(shí)的發(fā)熱功率為多少；<3>若加熱前水溫為20℃,電熱槽內(nèi)氣壓為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,從加熱到沸騰最短時(shí)間為3min,則電熱槽中水的質(zhì)量是多少[不計(jì)熱損失,c水＝4.2×103J/<kg·℃>,結(jié)果保留兩位小數(shù)].[答案]<1>加熱解：<2>電熱加濕器在高擋時(shí),開(kāi)關(guān)旋至3、4觸點(diǎn),R2被短路,電路中只有R1連入,由P＝eq\f<U2,R>可得,R1的阻值R1＝eq\f<U2,P高>＝eq\f<〔220V2,400W>＝121Ω由R1、R2為阻值相同的發(fā)熱電阻可得,R2＝R1＝121Ω當(dāng)加濕器在低擋時(shí),開(kāi)關(guān)旋至2、3觸點(diǎn),R1與R2串聯(lián),因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,所以,低擋時(shí)的發(fā)熱功率：P低＝eq\f<U2,R1＋R2>＝eq\f<〔220V2,121Ω＋121Ω>＝200W<3>加熱時(shí)間最短時(shí),電熱槽的發(fā)熱功率為400W且不考慮熱量的損失,由W＝Q吸可得：P高t＝c水m<t－t0>,即400W×3×60s＝4.2×103J/<kg·℃>×m×<100℃－20℃>解得：m≈0.21kg17.家用電吹風(fēng)簡(jiǎn)化電路及主要技術(shù)參數(shù)如圖所示.根據(jù)題目的信息回答下列問(wèn)題：第17題圖<1>選擇開(kāi)關(guān)接<選填"AB""BC"或"CD">時(shí),電吹風(fēng)送冷風(fēng).<2>電熱絲的電阻為多少？<3>若電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為44Ω,則電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率為多少？[答案]<1>BC解：<2>由圖乙可知,電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的電流I＝0.4A,則P＝UI＝12V×0.4A＝4.8W<3>由圖乙可知電動(dòng)機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流I′＝1.2A,由歐姆定律得：電動(dòng)機(jī)的電阻R＝eq\f<U,I′>＝eq\f<12V,1.2A>＝10Ω電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的發(fā)熱功率P熱＝I2R＝<0.4A>2×10Ω＝1.6WP輸出＝P－P熱＝4.8W－1.6W＝3.2W電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的效率：η＝eq\f<P輸出,P>×100%＝eq\f<3.2W,4.8W>×100%≈66.7%18.小明和媽媽一起去商場(chǎng)選購(gòu)了一款全自動(dòng)豆?jié){機(jī),豆?jié){機(jī)的主要結(jié)構(gòu)如圖甲,電路原理圖可等效成圖乙,其銘牌如圖丙.豆?jié){機(jī)正常工作做一次豆?jié){的過(guò)程：通電后0～1min粉碎打漿,1～5min加熱,5～6min再次粉碎打漿,6～10min加熱.請(qǐng)你幫小明解決下列問(wèn)題：第18題圖<1>豆?jié){機(jī)正常工作電熱絲電阻是多少？<2>豆?jié){機(jī)正常工作做一次豆?jié){,電流做功多少焦？<3>小明想了解家里電路的實(shí)際電壓,于是將家里的其他用電器都關(guān)閉,他觀察到豆?jié){機(jī)的電熱絲工作時(shí),家里標(biāo)有"2000r/<kW·h>"字樣的電能表轉(zhuǎn)盤(pán)在3min內(nèi)轉(zhuǎn)了50轉(zhuǎn),則他家電路的實(shí)際電壓是多少？<不考慮溫度對(duì)電阻的影響><4>豆?jié){機(jī)在制作豆?jié){過(guò)程中可以將0.8kg的豆?jié){溫度升高40℃,豆?jié){比熱容為4.2×103J/<kg·℃>,該豆?jié){機(jī)加熱時(shí)的效率是多少？<結(jié)果保留兩位小數(shù)>[答案]解：<1>由P＝eq\f<U2,R>得,電熱絲的電阻R＝eq\f<U2,PR>＝eq\f<〔220V2,605W>＝80Ω<2>由題意可知,豆?jié){機(jī)正常工作做一次豆?jié){,電熱絲的工作時(shí)間t1＝8min,電動(dòng)機(jī)工作時(shí)間t2＝2min,電熱絲產(chǎn)生的熱量：Q＝W1＝Pt1＝605W×8×60s＝2.904×105J電流做功：W＝P電動(dòng)機(jī)t2＋Q＝100W×2×60s＋2.904×105J＝3.024×105J<3>豆?jié){機(jī)3min內(nèi)消耗的電能W實(shí)＝eq\f<1,2000>×50kW·h＝eq\f<1,40>kW·h＝eq\f<1,40>×3.6×106J＝9×104J豆?jié){機(jī)實(shí)際功率：P實(shí)＝eq\f<W實(shí),t>＝eq\f<9×104J,3×60s>＝500W電路實(shí)際電壓：U實(shí)＝eq\r<P實(shí)R>＝eq\r<500W×80Ω>＝200V<4>豆?jié){吸收的熱量Q吸＝cm<t－t0>＝4.2×103J/<kg·℃>×0.8kg×40℃＝1.344×105J由<1>可知,豆?jié){機(jī)加熱時(shí)間t＝8min＝480s消耗電能W1＝2.904×105J加熱時(shí)的效率η＝eq\f<Q吸,W1>×100%＝eq\f<1.344×105J,2.904×105J>×100%≈46%四、電路圖結(jié)合坐標(biāo)圖像類19.電動(dòng)豆?jié){機(jī)的實(shí)物圖和簡(jiǎn)化電路圖分別如圖甲、乙所示,豆?jié){機(jī)工作過(guò)程可簡(jiǎn)化為單獨(dú)加熱、單獨(dú)研碎、單獨(dú)加熱三個(gè)階段,電機(jī)內(nèi)阻為2Ω,豆?jié){機(jī)整個(gè)制作豆?jié){的時(shí)間為20min,丙圖是豆?jié){機(jī)工作過(guò)程中電流與時(shí)間的關(guān)系圖像.[水的比熱容c＝4.2×103J/<kg·℃>]求：<1>豆?jié){機(jī)的機(jī)頭主要由一個(gè)電熱器<電熱絲>和一個(gè)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的打漿器構(gòu)成.制作豆?jié){的過(guò)程是先加熱,再打漿,再加熱煮熟,即加熱和打漿的是交替進(jìn)行的.由此可知,豆?jié){機(jī)中的電動(dòng)機(jī)和電熱絲的連接方式是Ｗ.<2>電熱絲R1的阻值；電機(jī)工作時(shí)消耗的電功率；<3>整個(gè)制作豆?jié){過(guò)程電流產(chǎn)生的熱量能使多少千克的水溫度從20℃升高到80℃.第19題圖[答案]<1>并聯(lián)解：<2>單獨(dú)加熱階段只有R1接入電路,由丙圖知此時(shí)電路電流為4A,由歐姆定律可知,電熱絲阻值為R1＝eq\f<U,I1>＝eq\f<220V,4A>＝55Ω電機(jī)只在單獨(dú)研碎這個(gè)階段工作,由圖丙知,這時(shí)電路電流I2＝1A,則電機(jī)工作時(shí)電功率P＝UI2＝220V×1A＝220W<3>整個(gè)制作豆?jié){過(guò)程,由丙圖知,加熱總時(shí)間和研碎時(shí)間均為10min,即600s,則電熱絲產(chǎn)生的熱量Q1＝Ieq\o\al<2,1>R1t1＝<4A>2×55Ω×600s＝5.28×105J電機(jī)產(chǎn)生的熱量Q2＝Ieq\o\al<2,2>R2t2＝<1A>2×2Ω×600s＝1.2×103J總共產(chǎn)生的熱量Q總＝Q1＋Q2＝5.28×105J＋1.2×103J＝5.292×105J由Q總＝Q吸＝c水mΔt得,水的質(zhì)量m＝eq\f<Q總,c水Δt>＝eq\f<5.292×105J,4.2×103J/〔kg·℃×60℃>＝2.1kg20.紫砂鍋是新一代保健用鍋,現(xiàn)在市面上有紫砂電飯鍋、紫砂燉鍋等.紫砂鍋可以革除有害人體健康的金屬材料和化學(xué)涂料,采用優(yōu)質(zhì)天然紫砂精工陶制內(nèi)膽,對(duì)人體絕對(duì)安全無(wú)害.紫砂鍋用于熬、燉、燜、煮、煲等慢火烹調(diào)食物,是家庭滋補(bǔ)藥膳及食物的最佳用品.紫砂電飯煲簡(jiǎn)化電路圖如圖甲所示,R1和R2均為電熱絲,S是自動(dòng)控制開(kāi)關(guān),把紫砂電飯煲接在220V的電路中,用"煮粥"鍵來(lái)煮黑米粥,紫砂電飯煲熬好一次粥工作信息如圖乙所示.求：<1>家庭電路中的電視機(jī)、電飯煲等家用電器間的連接方式是Ｗ.<2>紫砂電飯煲處于保溫狀態(tài)時(shí),通過(guò)電阻R2的電流；紫砂電飯煲熬好一次粥,電流做功是多少焦耳？<3>小明想了解家庭電路的實(shí)際電壓,于是將家里的其他用電器都關(guān)閉,他觀察到紫砂電飯煲的電熱絲正常工作時(shí),家里標(biāo)有"2000r/<kW·h>"字樣的電能表轉(zhuǎn)盤(pán)在3min內(nèi)轉(zhuǎn)了50轉(zhuǎn),則他家電路的實(shí)際電壓是多少？<不考慮溫度對(duì)電阻的影響>第20題圖[答案]<1>并聯(lián)解：<2>紫砂電飯煲處于保溫狀態(tài)時(shí),通過(guò)電阻R2的電流為I2＝eq\f<P2,U>＝eq\f<200W,220V>≈0.9A紫砂電飯煲熬好一次粥,需要的加熱時(shí)間為t1＝10min＋5min＝15min＝900s保溫時(shí)間為t2＝5min＋10min＝15min＝900s由做功公式可知加熱時(shí)電流做功為W1＝P1t1＝600W×900s＝5.4×105J保溫時(shí)電流做功為W2＝P2t2＝200W×900s＝1.8×105J紫砂電飯煲熬好一次粥,電流做功為W＝W1＋W2＝5.4×105J＋1.8×105J＝7.2×105J<3>紫砂電飯煲在3min時(shí)間內(nèi)消耗的電能W′＝eq\f<n0,n>×3.6×106J＝eq\f<50,2000>×3.6×106J＝9×104J紫砂電飯煲的實(shí)際功率為P＝eq\f<W′,t>＝eq\f<9×104J,180s>＝500W紫砂電飯煲在加熱狀態(tài)時(shí),電路中的總電阻R＝eq\f<U2,P1>＝eq\f<〔220V2,600W>≈81Ω電路的實(shí)際電壓為U實(shí)＝eq\r<PR>＝eq\r<500W×81Ω>≈201V21.干衣機(jī)是利用電加熱和吹風(fēng)來(lái)使洗好的衣物中的水分快速蒸發(fā)的家用電器.圖甲為某型號(hào)干衣機(jī)工作電路的簡(jiǎn)化圖.干衣機(jī)一次工作需要依次完成烘干和冷卻兩個(gè)模式,圖乙是干衣機(jī)工作一次功率隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像.第21題圖<1>烘干模式是通過(guò)的方式改變了衣服的內(nèi)能,冷卻模式是通過(guò)改變衣服周?chē)?從而使洗好的衣物中的水分快速蒸發(fā).<2>若該干衣機(jī)在烘干模式下連續(xù)正常工作10min,通過(guò)發(fā)熱電阻的電流是多少？發(fā)熱電阻產(chǎn)生的熱量是多少？<計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)><3>若干衣機(jī)在一次工作中消耗電能0.72kW·h,干衣機(jī)此次工作了多長(zhǎng)時(shí)間？[答案]<1>熱傳遞空氣流動(dòng)的速度解：<2>熱風(fēng)功率是電熱絲加熱功率和電動(dòng)機(jī)功率的和,因此電熱絲加熱時(shí)的功率P熱＝P熱風(fēng)－P冷風(fēng)＝700W－100W＝600W通過(guò)發(fā)熱電阻的電流I＝eq\f<P熱,U>＝eq\f<600W,220V>≈2.73A發(fā)熱電阻產(chǎn)生的熱量Q＝P熱t(yī)＝600W×10×60s＝3.6×105J<3>完整的烘干模式消耗的電能是：W烘干＝P烘干t烘干＝0.7kW×1h＝0.7kW·h干衣機(jī)消耗的電能W＝0.72kW·h>0.7kW·h干衣機(jī)冷卻模式消耗的電能是：W冷卻＝W－W烘干＝0.72kW·h－0.7kW·h＝0.02kW·h冷卻模式已經(jīng)工作的時(shí)間t冷卻＝eq\f<W冷卻,P冷卻>＝eq\f<0.02kW·h,0.1kW>＝0.2h＝12min干衣機(jī)工作的總時(shí)間是t＝t烘干＋t冷卻＝60min＋12min＝72min22.如圖甲所示是某壓力測(cè)力計(jì)的電路原理示意圖.圖中電源電壓為7.5V并保持不變；定值電阻R0的規(guī)格是"400Ω15mA",起保護(hù)電路的作用；G是由靈敏電流表改裝成的指針式測(cè)力顯示器<電阻忽略不計(jì)>；R是一種新型電子元件,在壓力不超過(guò)600N的前提下,圖乙是阻值隨壓力大小的變化關(guān)系圖像.<1>R0上允許消耗的最大功率是多少？<2>當(dāng)壓力為250N時(shí),通電1min,該壓力測(cè)力計(jì)消耗的電能是多少？<3>該測(cè)力計(jì)的量程是多少？<4>若要增大該測(cè)力計(jì)的量程,請(qǐng)說(shuō)出兩種改進(jìn)方法.第22題圖[答案]解：<1>電阻R0中允許通過(guò)的最大電流：I0＝15mA＝0.015A,則R0上允許消耗的最大功率：P0＝U0I0＝Ieq\o\al<2,0>R0＝<0.01