專題09 電熱器計(jì)算問題（原卷版）

專題09電熱器計(jì)算問題【知識儲備】焦耳定律、電熱器電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。公式：Q＝I2Rt。電熱器是利用電流的熱效應(yīng)制成的加熱設(shè)備。發(fā)熱體是由電阻率大、熔點(diǎn)高的合金絲繞在絕緣材料上做成的。其優(yōu)點(diǎn)：①清潔衛(wèi)生，②熱效率高，③方便調(diào)控，缺點(diǎn)是非加熱用電器工作時(shí)也產(chǎn)生熱量。純電阻電路與非純電阻電路的差異計(jì)算電吹風(fēng)機(jī)和電熨斗通電時(shí)都會發(fā)熱，哪種電器可以認(rèn)為將電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)（熱）能？電吹風(fēng)機(jī)：電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和機(jī)械能（由于有電動(dòng)機(jī)的存在）電熨斗：電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能若電流做的功全部用來產(chǎn)生熱量，即Q=W時(shí)，我們能否利用電功公式和歐姆定律來推導(dǎo)焦耳定律呢？∵Q=W∵W＝UIt又根據(jù)歐姆定律U=IR∴Q=W=UIt=I2Rt=U2t/R小結(jié)：電能全部轉(zhuǎn)化為熱能時(shí)，Q=I2Rt=W=Pt=UIt（純電阻電路）電能沒有全部轉(zhuǎn)化為熱能時(shí)，Q=I2Rt<W=Pt=UIt（非純電阻電路）電流做多少功，就是消耗多少電能，也就是將多少電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能純電阻電路中，電流做多少功，就是將多少電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能?！緦ｎ}突破】1．如圖甲所示是一款電飯煲，圖乙為其工作原理圖。在某次煮粥時(shí)，電飯煲用13min20s將2kg的粥由20℃加熱到100℃，然后又處于保溫狀態(tài)5min。若電飯鍋加熱時(shí)的功率為1000W，R2阻值為60.5Ω。[c粥＝4.0×103J/（kg?℃）]求：（1）電阻R1的阻值；（2）此次煮粥共消耗的電能是多少？（3）該電飯煲加熱時(shí)的效率。2．圖甲是某品牌的電熱水壺，其工作電路圖如圖乙所示，有“加熱”和“保溫”兩個(gè)擋位，R1和R2均為電熱水壺中的加熱元件（R1、R2的阻值不隨溫度變化），其銘牌如表所示。經(jīng)測試，在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，將電熱水壺裝滿水加熱到沸騰需消耗電能0.175kW?h。（不計(jì)熱損失）產(chǎn)品名稱：電水壺產(chǎn)品型號DH?200055額定容量：2L額定電壓：220V～加熱功率：1210W額定頻率：50Hz保溫功率：100W（1）開關(guān)S接（選填“1”“2”或“3”）時(shí)，電熱水壺處于保溫狀態(tài)；（2）R2的阻值為多少Ω？（3）R1正常工作5min產(chǎn)生的熱量為多少J？（4）某天晚上（1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓），將同樣一壺水加熱到沸騰用時(shí)10.5min，則當(dāng)時(shí)的實(shí)際電壓多大？3．某電熱器銘牌注明：加熱功率1210W，保溫功率110W。內(nèi)部加熱盤電路如圖所示，R1、R2是水箱中加熱盤內(nèi)的電熱絲。閉合開關(guān)S1開始加熱，當(dāng)加熱盤溫度升高到103℃時(shí)，溫控開關(guān)S2自動(dòng)切換到保溫狀態(tài)。求：（不考慮電阻隨溫度變化）（1）R2的阻值是多大？（2）電熱器在保溫狀態(tài)下正常工作1min，電流通過電熱絲R1產(chǎn)生了多少熱量？4．圖甲所示為某電暖器的簡化原理圖，其中R1、R2是兩個(gè)相同的電熱絲，單個(gè)電熱絲的電流與電壓的關(guān)系圖像如圖乙所示。已知電源電壓為220V，每個(gè)電熱絲的額定電壓均為220V，現(xiàn)要在某臥室使用該電暖器，臥室的容積為50m3，空氣的比熱容為1.0×103J/（kg?℃），空氣密度為ρ＝1.2kg/m3，假設(shè)臥室封閉，請根據(jù)圖像及以上信息解答下列問題：（1）R1正常工作時(shí)的電阻及額定功率是多少？（2）只閉合S2時(shí)，流過電熱絲的電流為多少？此時(shí)電暖器消耗的總功率為多少？（3）只閉合S1和S3，讓電暖器工作15min，產(chǎn)生的熱量是多少？5．如圖所示是一直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置．已知重物質(zhì)量m＝50kg，電源電壓110V保持不變，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻r＝4Ω，電阻R＝2Ω，不計(jì)各處摩擦。當(dāng)電動(dòng)機(jī)以某一速度勻速向上提升重物時(shí)，電壓表示數(shù)100V。（g＝10N/kg）求：（1）電源的輸出功率；（2）電動(dòng)機(jī)線圈電阻r的發(fā)熱功率；（3）試從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度，求重物上升的速度大??；（4）如果重物的質(zhì)量超過一定數(shù)值時(shí)，電動(dòng)機(jī)將無法轉(zhuǎn)動(dòng)，求此時(shí)電動(dòng)機(jī)的電功率。6．如圖，建材A所受重力為3300N，電動(dòng)機(jī)拉動(dòng)滑輪上的繩子，在30s內(nèi)將A勻速提升了某一高度。已知電動(dòng)機(jī)的工作電壓為220V，通過它的電流為10A，整個(gè)裝置的效率為60%，求這30s內(nèi)：（1）電流對電動(dòng)機(jī)做的功；（2）所做的有用功；（3）建材的上升速度。7．小輝買了一臺全自動(dòng)米糊機(jī)，如圖甲所示。圖乙是米糊機(jī)正常工作時(shí)，做一次米糊的過程中，電熱管和電動(dòng)機(jī)交替工作的P﹣t圖像。表格內(nèi)是主要技術(shù)參數(shù)。求：額定容積1.5L加熱功率1000W額定電壓220V電機(jī)功率130W（1）米糊機(jī)正常工作時(shí)的電熱管中的電流。（計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）（2）米糊機(jī)正常工作時(shí)，做一次米糊需要11min，消耗的電能是多少。（3）米糊機(jī)在正常工作狀態(tài)下做一次米糊，若各類原料和清水總質(zhì)量為1.5kg、初溫為20℃，米糊沸騰時(shí)溫度是100℃，電熱管的加熱效率是多少？[已知原料和清水的混合物的比熱容及米糊的比熱容均為4.0×103J/（kg?℃），計(jì)算結(jié)果保留至1%]8．如圖為具有防霧、除露、化霜功能的汽車智能后視鏡的模擬加熱原理圖，其中電源電壓為10V，四段電熱絲的阻值均相等，開關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可同時(shí)接觸到兩個(gè)相同數(shù)字的接線柱。防霧、除露、化霜功能加熱功率依次增大，已知防霧狀態(tài)下的加熱功率為5W?！綾玻璃＝0.8×103J/（kg?℃）】求：（1）電阻R3的阻值。（2）化霜狀態(tài)下電路的功率。（3）化霜狀態(tài)下，若后視鏡玻璃的質(zhì)量為200g，5min內(nèi)可以將后視鏡玻璃的溫度從20℃升高到50℃，求化霜狀態(tài)下的加熱效率。9．如圖所示為一種電熱加濕器及其原理圖。當(dāng)加熱倉中的電熱絲加熱到沸騰后變成蒸氣噴出，增加空氣的濕度。已知儲水倉為圓柱形，當(dāng)加熱倉中的水對底部的壓強(qiáng)減少到一定程度時(shí)，閥門便會自動(dòng)打開，儲水箱中的水就會自動(dòng)流入補(bǔ)充。加熱倉中水的質(zhì)量為30g，加濕器的工作電壓為220V，加濕器的最大運(yùn)行功率40W，加熱倉的底面積為0.02m2。（1）當(dāng)加濕器以最大功率運(yùn)行工作時(shí)，求電熱絲R1的電阻值；（2）若以電熱絲最大功率運(yùn)行，且熱效率為84%，那么加熱倉中的水由20℃加熱到沸騰需要多長時(shí)間；[當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)貧鈮簽?個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。c＝4.2×103J/（kg?℃）]（3）設(shè)電熱絲電阻不變，當(dāng)電熱絲的實(shí)際功率為10W時(shí)，計(jì)算出此時(shí)氣霧調(diào)節(jié)電阻R2的功率？10．如圖甲是電熱水龍頭，它能即開即熱。圖乙是電路簡圖，R1、R2為電熱絲，通過開關(guān)的斷開與閉合實(shí)現(xiàn)溫水、熱水的切換，參數(shù)如下表。電熱水龍頭正常工作時(shí)，求：（1）只閉合S1出溫水時(shí)，電路中的電流；（2）電熱絲R2的電阻；（3）S1和S2都閉合出熱水時(shí)，通電1s，可以將多少kg的水從18℃加熱到38℃？[不計(jì)熱量損失，c水＝4.2×103J/（kg?℃）]額定電壓220V額定功率溫水2200W熱水4200W11．如圖所示，小明家附近的建筑工地，為方便工人喝水，臨時(shí)用導(dǎo)線將“220V1210W”的電水壺接入小明家的電能表（3000r/kW?h）。當(dāng)電路中單獨(dú)使用電水壺時(shí)6min，將壺中1kg、初溫20℃的水燒開（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下），同時(shí)觀察到電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了330轉(zhuǎn)。求：（1）電水壺的電阻；（2）燒開這壺水的效率；（3）導(dǎo)線的電阻。12．如圖所示是某型號電壓力鍋的工作電路簡圖，有加熱和保溫兩擋，加熱功率為420W，保溫功率為110W，電阻R和R0均為加熱電阻，S1是保溫和加熱的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)。接通電源后，當(dāng)水溫低于115℃時(shí)，電壓力鍋處于加熱狀態(tài)，當(dāng)鍋內(nèi)溫度達(dá)到115℃時(shí)，處于保溫狀態(tài)?，F(xiàn)將該電壓力鍋接入家庭電路中，對1kg初溫為15℃的水加熱，使其工作0.5h。假設(shè)電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]，求：（1）保溫狀態(tài)時(shí)的電流；（2）電阻R0的阻值；（3）工作0.5h消耗電路消耗的電能。13．如圖甲是某品牌家用電暖氣，利用電阻給內(nèi)部液體加熱取暖，圖乙為其內(nèi)部電路圖，銘牌如下表所示，已知電阻R1＞R2，電暖氣通過三個(gè)開關(guān)控制“高溫、中溫、低溫