湖南省益阳市2020年中考物理一轮夺分复习题型突破三计算题类型3电热综合计算课件 21页

类型 3 电热综合计算 题型解读 电热综合型计算题一般以电热器为载体 , 考查学生对电学和热学知识的综合应用能力 ｡ 解题策略 这类题中涉及的基本公式 : (1) 欧姆定律 :R=U/I; (2) 电功 :W=UIt,W=I 2 Rt=U 2 /R×t( 适用于纯电阻电路 ); (3) 电功率公式 :P=W/t=UI,P=I 2 R=U 2 /R( 适用于纯电阻电路 ); (4) 吸 ､ 放热公式 :Q=cmΔt; (5) 热效率公式 :η=Q 吸 /W 电 ｡ 解答这类题时要根据题中提供的情景中的相关物理量来找准对应的物理公式 , 明确已知量与未知量之间的关系 , 寻找不同物理过程中的关键物理量来确定联系 ｡ 自我挑战 限时训练一 (20 分钟 ) 1. 如图所示 , 是某电热水壶及其铭牌 , 在 1 标准大气压下 , 用这只电热水壶装满 25℃ 的水 , 电热水壶正常工作时将水烧开需要 6min40s｡ (1) 该电热水壶正常工作时电流多大 ?( 结果保留两位小数 ) (2) 把电热水壶中的水烧开 , 水需要吸收多少热量 ?[c 水 =4.2×10 3 J/(kg·℃),ρ 水 =1.0×10 3 kg/m 3 ] (3) 计算该电热水壶的热效率 ｡ 解 :(1) 该电热水壶正常工作时的电流 : I=P/U=1000W/220V≈4.55A; (2) 电热水壶可装的水的质量 :m 水 =ρ 水 V=1.0×10 3 kg/m 3 ×1×10 -3 m 3 =1kg, 水烧开需要吸收的热量 :Q 吸 =c 水 m 水 (t-t 0 ) =4.2×10 3 J/(kg·℃)×1kg×(100℃-25℃)=3.15×10 5 J; (3) 该电热水壶的热效率 :η=Q 吸 /W 电 ×100%= Q 吸 /(Pt)×100%=3.15×10 5 J/(1000W×400s)×100%=78.75%｡) 2. 如图所示是电饭锅工作原理的简化电路图 ｡ 电饭锅有两挡 , 分别是高温烧煮挡和低温焖饭挡 ｡S 1 为挡位自动控制开关 ,R 0 和 R 为电热丝 ,R 0 的阻值为 1210Ω, 该电饭锅铭牌技术参数如表所示 ( 低温焖饭挡额定功率模糊不清 ), 求 : (1) 电饭锅低温焖饭时的额定功率 ; (2) 电热丝 R 的阻值 ; (3) 小明使用高温挡对水加热 , 将 2kg 温度为 28℃ 的水加热到 100℃ 用时 12.5min, 求电饭锅高温挡的加热效率 ｡[c 水 =4.2×10 3 J/(kg·℃)] 解 :(1) 当开关 S 闭合 ,S 1 断开时 , 电路为 R 0 的简单电路 , 此时电饭锅的功率最小 , 处于低温焖饭挡 , 由 P=U 2 /R 得 , 电饭锅低温焖饭时的额定功率 : P 低 =U 2 /R 0 =(220V) 2 /1210Ω=40W; (2) 当开关 S､S 1 闭合时 , 两电阻并联 , 电路中的总电阻最小 , 电饭锅的功率最大 , 处于高温烧煮挡 , 则 R 的电功率 :P R =P 高 -P 低 =1008W-40W=968W, 由 P=U 2 /R 得 , 电热丝 R 的阻值 :R=U 2 /P R =(220V)2/968W=50Ω; (3) 水吸收的热量 :Q 吸 =c 水 m 水 (t-t 0 )=4.2×10 3 J/(kg·℃)×2kg×(100℃-28℃)=6.048×10 5 J, 由 P=W/t 得 , 消耗的电能 : W=P 高 t′=1008W×12.5×60s=7.56×10 5 J, 电饭锅高温挡的加热效率 :η=Q 吸 /W×100% =6.048×10 5 J/7.56×10 5 J×100%=80%｡ 3. 现代居家生活中 , 水族箱已成为室内装饰的一个亮点 , 某品牌水族箱 ( 如图所示 ) 的玻璃容器内装有 50L 水 , 内置一根“ 220V100W” 的自动温控棒 , 冬天养热带鱼时 , 水族箱内水的温度要求控制在 26~28℃ 之间 ( 温控棒的水温低于 26℃ 时开始工作 , 水温达到 28℃ 时自动断开 )｡[ρ 水 =1.0×10 3 kg/m 3 ] (1) 求水族箱中水的质量 ;[c 水 =4.2×10 3 J/(kg·℃)] (2) 在某次温控中 , 温控棒正常工作了 87.5min, 求该次温控棒的温控效率 ; (3) 若用电高峰时 , 家庭电路的实际电压仅为 217.8V, 求此时温控棒的工作电流 ( 温控棒阻值不变 )｡ 解 :(1) 由 ρ=m/V 得 , 水族箱中水的质量 : m 水 =ρ 水 V=1.0×10 3 kg/m 3 ×50×10 -3 m 3 =50kg; (2) 水吸收的热量 :Q 吸 =c 水 m 水 (t-t 0 )=4.2×10 3 J/(kg·℃)×50kg×(28℃-26℃)=4.2×10 5 J, 由 P=W/t 得 , 消耗的电能 : W=Pt=100W×87.5×60s=5.25×10 5 J, 该次温控棒的温控效率 : η=Q 吸 /W×100%=4.2×10 5 J/5.25×10 5 J×100%=80%; (3) 由 P=U 2 /R 得 , 温控棒的阻值 :R=U 2 /P=(220V) 2 /100W=484Ω, 用电高峰时温控棒的工作电流 :I=U 实际 /R=217.8V/484Ω=0.45A｡ 限时训练二 (15 分钟 ) 1. 如图甲所示是一款超市用的透明玻璃门冷饮展示冰柜 ｡ 该冰柜的玻璃门采用的是防雾玻璃 , 玻璃夹层中有电热丝用来加热玻璃 , 可以有效防止水蒸气凝结在玻璃上 ｡ 电热丝与冰柜中的电动压缩机连接的简化电路图如图乙所示 , 其相关参数如表所示 ｡ (1) 冰柜的电动压缩机正常工作时的电流为多少 ? (2) 冰柜正常工作时防雾电热丝的电阻为多少 ? (3) 该冰柜的玻璃门的质量是 5kg, 若不计热量损失 , 电热丝正常工作使门玻璃升高 20℃ 需要多长时间 ?[ 玻璃的比热容为 0.84×10 3 J/(kg·℃)] 解 :(1) 由 P=UI 得 , 冰柜的电动压缩机正常工作时的电流 :I=P/U=110W/220V=0.5A; (2) 由 P=U 2 /R 得 , 冰柜正常工作时防雾电热丝的电阻 :R=U 2 /P 热 =(220V) 2 /100W=484Ω; (3) 门玻璃升高 20℃ 吸收的热量 :Q 吸 =c 玻璃 mΔt=0.84×10 3 J/(kg·℃)×5kg×20℃=8.4×10 4 J, 不计热量损失 , 则 W=Q 吸 =8.4×10 4 J, 由 P=W/t 得 , 电热丝正常工作使门玻璃升高 20℃ 需要的时间 :t=W/P 热 =8.4×10 4 J/100W=840s｡ 2. 家用豆浆机的外形如图甲所示 , 其机头主要由一个电热器 ( 电热丝 )R 和一个电动机 M 带动的打浆器构成 , 内部电路简化图如图乙所示 ｡ 制作豆浆的过程是先加热 , 后打浆 , 再加热煮熟 , 即加热和打浆是交替进行的 ｡ 某品牌豆浆机铭牌上的部分技术参数如表所示 ｡ (1) 豆浆机在额定电压下打浆 , 通过电动机的电流是多少 ?( 结果保留两位小数 ) (2) 小明同学想测算该豆浆机的加热效率 , 他把 100g 大豆和 1.4kg 清水放入豆浆机中 , 测出其初温为 20℃, 当电热器正常工作时加热总时间为 9 分钟豆浆沸腾 , 测其温度为 100℃｡ 请你帮他计算豆浆机吸收了多少热量 ? 豆浆机的加热效率是多少 ?[c 豆浆 =4.0×10 3 J/(kg·℃), 结果保留一位小数 ] (3) 小明同学晚上使用该豆浆机 , 在与第 (2) 问条件相同情况下 , 发现电热器加热总时间由以前的 9 分钟变为 10 分钟 , 豆浆机的加热电阻 R 和加热效率均不变 , 求晚上的实际电压值 ｡( 已知 0.9≈0.95) 解 :(1) 由 P=UI 得 , 豆浆机在额定电压下打浆 , 通过电动机的电流 :I 电动机 =P 电动机 /U 额 =180W/220V≈0.82A; (2) 豆浆机吸收的热量 :Q 吸 =c 豆浆 m(t-t 0 )=4.0×10 3 J(kg·℃)×(0.1kg+1.4kg)×(100℃-20℃)=4.8×10 5 J, 由 P=W/t 得 , 电流通过电热器做的功 :W=P 电热器 t =1000W×9×60s=5.4×10 5 J, 豆浆机的加热效率 :η=Q 吸 /W×100% =4.8×10 5 J/5.4×10 5 J×100%≈88.9%;