四川省达州市2020年中考物理二轮复习计算题03类型三电热计算题型突破课件 13页

类型3 电热计算 1.某型号电热水瓶具有加热､保温､电动出水及干烧断电功能。其简化电路如图所示，S 1 是壶底温控开关，通常闭合，当壶底发热盘的温度达到120℃自动断开；S 2 是壶壁温控开关，按下时对水加热，水烧开后自动断开，电热水瓶处于保温状态；S 3 是电动出水开关，按下时闭合，电磁泵将水抽出。已知电热水瓶保温功率为50W，加热功率为1000W。 (1)电热水瓶处于保温状态且不抽水时，电路中的电阻是多大? (2)闭合S 3 ，电磁泵两端电压为12V，已知R 3 阻值为200Ω， 求电磁泵的电功率。 (3)若水烧开后，S 2 没有自动断开，则瓶里的水烧干后，经过多长时间，S 1 才会断开?[已知发热盘的质量为0.5kg，比热容为0.5×10 3 J/(kg·℃)。设水烧干瞬间，发热盘的温度为110℃，不计热损失] 解：(1)闭合开关S 1 和S 2 ，电阻R 1 和R 2 并联，处于加热状态；只闭合开关S 1 时，只有电阻R 2 工作，处于保温状态；只闭合开关S 1 和S 3 时，电磁泵和电阻R 3 串联，电磁泵将水抽出，电动机工作。 电热水瓶处于保温状态且不抽水时，只有电阻R 2 工作，根据P=U 2 / R可得，电路中的电阻：R 2 =U 2 / P 保温 =(220V) 2 / 50W=968Ω； (2)闭合S 1 ､S 3 时，电磁泵和电阻R 3 串联，已知此时电磁泵两端电压为12V， 则电阻R3两端的电压：U 3 =U-U 泵 =220V-12V=208V， 这一支路的电流：I=U 3 / R 3 =208V / 200Ω=1.04A， 则电磁泵的电功率：P 泵 =U 泵 I=12V×1.04A=12.48W； (3)瓶里的水烧干后，发热盘吸收的热量：Q 吸 =cm(t-t 0 )=0.5×10 3 J/(kg·℃)×0.5kg×(120℃-110℃)=2500J， 瓶里的水烧开后，S 2 没有自动断开(仍然是加热状态)，不计热损失，电流产生的热量全部被发热盘吸收，即W=Q 放 =Q 吸 ， 由P=W / t可得，水烧干后到S 1 断开所需的时间：t=W / P 加热 =Q 吸 / P 加热 =2500J / 1000W=2.5s。 2.小明家某型号电热加湿器的原理图如图甲所示，R 1 ､R 2 都是发热电阻，不考虑温度对电阻的影响，且R 2 =3R 1 ；S为旋转型开关，1､2､3､4为触点，通过旋转开关S可 实现“关”“低挡”“高挡”之 间的切换(低挡为小功率加热，高挡为大功率加热)，其部分技术参数如下表。 额定电压/V 220 高挡发热功率/W 400 注水仓最大注水量/kg 3 (1)开关处于图示位置，电热加湿器的状态是 _____ (选填“关”“低挡”或“高挡”)； (2)求电热加湿器中R 1 的阻值； (3)某次使用加湿器在额定电压下工作，加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量，其工作30min的功率与时间图像如图乙所示，如果电阻R 1 在此次高挡加热时产生的热量全部被水吸收，可以使注水仓中冷水的温度升高多少摄氏度?[计算结果保留整数，水的比热容为4.2×10 3 J/(kg·℃)] (4)某一天，小明断开家中其他所有用电器，只接通加湿器在低挡加热，发现家中3000revs/(kW·h)的电能表转盘在400s内转了27r，求此时电阻R 2 的实际功率。 关 解：(2)由图甲知，开关S接 “ 3､4 ” 触点时，电路为R 1 的简单电路，电路的总电阻最小，电源的电压一定，由P=U 2 / R可知，电热加湿器的功率最大，处于高挡，则电热加湿器中R 1 的阻值：R 1 =U 2 / P 高 =(220V) 2 / 400W=121Ω； (3)由图乙知，工作30min时，其中高挡工作时间为10min，低挡工作时间为20min， 由P=W / t可得，在高挡正常工作时消耗的电能： W 高 =P 高 t 高 =400W×10×60s=2.4×10 5 J， 如果电阻R 1 在此次高挡加热时产生的热量全部被水吸收，即Q 吸 =W 高 =2.4×10 5 J， 由Q 吸 =cmΔt可得，水升高的温度：Δt=Q 吸 / cm=2.4×10 5 J /( 4.2×10 3 J/(kg·℃) ) ×3kg≈19℃； (4)加湿器在400s内消耗的电能： W=27 / 3000kW·h=0.009kW·h=3.24×10 4 J， 加湿器在低挡加热的实际功率：P′ 低 =W / t=3.24×10 4 J / 400s=81W， 由图甲知，开关S接 “ 2､3 ” 触点时，R 1 ､R 2 串联，电路的总电阻最大，电热加湿器的功率最小，处于低挡， 由P=I 2 R可得，电路中的电流： ，此时电阻R 2 的实际功率： P 2 =I 2 R 2 =I 2 ×3R 1 =(9 / 22A) 2 ×3×121Ω=60.75W。 3.一般热水器由加热系统､测温系统和控水系统组成。某台电热水器铭牌部分信息已经模糊，如表所示，其测温系统可以简化为如图甲所示的电路，电源电压为9V恒定电源，R 1 为4Ω定值电阻，R 2 为热敏电阻，其阻值随温度变化的关系如图乙所示。 额定功率 额定电压 220V 水箱容积 60L 建议使用人数 3~4 (1)为估算电热水器的额定功率，关闭其他用电器，让热水器正常工作1min，观察电能表，如图丙所示，转动了150r，消耗电能 kW·h，则该电热水器的额定功率是 W。 (2)若已装满水的水箱温度显示75℃时突然停电，但不停水。现有4人要洗浴，正值秋冬季节，需用40℃热水洗浴，通过控水系统将10℃冷水和水箱中热水进行调配，请问每人平均用水量是多少升?(不计热损失，ρ 水 =1.0×10 3 kg/m 3 ) (3)控温系统某时刻电压表示数为4V，此时水箱中水温是多少? 0.05 3000 解：(2)由ρ=m / V可得，水箱内热水的质量：m 热水 =ρ 水 V=1.0×10 3 kg/m 3 ×60×10 -3 m 3 =60kg， 设需要加入冷水的质量为m 冷 ，则达到热平衡时(即水温最终为40℃)，热水放出的热量等于冷水吸收的热量，即：cm 热水 (t-t 01 )=cm 冷水 (t 02 -t)， 化简得：m 热水 (t-t 01 )=m 冷水 (t 02 -t)，即：60kg×(75℃-40℃)=m 冷水 (40℃-10℃)， 解得：m 冷水 =70kg，因为原来水箱中有热水60kg， 所以此时水的总质量：m 总 =m 热水 +m 冷水 =60kg+70kg=130kg， 有4人要洗浴，则每人平均用水的质量：m′=m 总 / 4=130kg / 4=32.5kg， 由ρ=m / V可得，每人平均用水的体积：V′=m′ / ρ 水 =32.5kg /( 1.0×10 3 kg/m 3 ) =32.5×10 -3 m 3 =32.5L；