專項素養綜合全練（九）(電與熱綜合計算)1.(2023四川廣元中考)圖甲是一個食品自動加熱臺的簡化電路圖,此加熱臺單獨與圖乙所示的電能表相連接。閉合圖甲中的開關S,加熱臺開始正常工作,當臺內食品溫度降到30℃時,溫度控制開關S0自動轉接,使電路處于加熱狀態;當臺內食品溫度升高到60℃時,S0自動轉接到保溫狀態。已知定值電阻R1=24.2Ω,保溫功率為484W。下列說法中不正確的是

(

)A.圖甲中的S0自動轉接到“2”時,電路處于保溫狀態B.圖甲中定值電阻R2的阻值為75.8ΩC.加熱臺在加熱狀態下工作5min消耗的電能使圖乙中的電

能表轉盤轉過150轉CD.加熱臺自動加熱時,電路中的電流小于圖乙中電能表的標

定電流解析圖甲中的S0自動轉接到“2”時,兩個電阻串聯,根據P

=

可知,此時電路中的電阻最大,電功率最小,電路處于保溫狀態,故A正確,不符合題意;加熱臺保溫時,兩個電阻串聯,

總電阻為R=

=100Ω,圖甲中定值電阻R2的阻值為R2=R-R1=100Ω-24.2Ω=75.8Ω,故B正確,不符合題意;當開

關轉到“1”時,只有電阻R1接入電路,據P=

可知,此時電路中的電阻最小,電功率最大,電路處于加熱狀態,此時加熱功率為P加熱=

=

=2000W=2kW,工作5min消耗的電能為W=P加熱t=2kW×

h=

kW·h,圖乙中的電能表轉過的轉數為n=

kW·h×600r/(kW·h)=100r,故C錯誤,符合題意;加熱臺加熱時的電流為I=

≈9.09A,小于圖乙中電能表的標定電流10A,故D正確,不符合題意。故選C。2.(跨學科·物理學與日常生活)(2023四川南充中考)(多選)有一臺家用電水壺,如圖所示是其內部電路的簡圖,R1、R2均為加熱電阻,通過旋轉旋鈕開關可以實現加熱和保溫兩種功能的切換。電水壺加熱功率為1000W,保溫功率為44W。用此水壺加熱初溫20℃,體積為1L的水400秒剛好沸騰[忽略溫度對電阻阻值的影響,大氣壓為一個標準大氣壓,c水=4.2×103J/(kg·℃),ρ水=1.0×103kg/m3],則下面說法正確的是(

)A.旋轉旋鈕開關到“1”時,水壺處于保溫擋B.水吸收的熱量為3.36×104JC.此水壺加熱擋的熱效率為84%D.在保溫時,接入電路電阻的阻值為48.4ΩAC解析當旋轉旋鈕開關到“1”時,電阻R1、R2串聯,當旋轉

旋鈕開關到“2”時,電路中只有R2工作;根據P=

可知,當旋轉旋鈕開關到“1”時,水壺處于保溫擋,此時接入電路電

阻的阻值為R=

==1100Ω,故A正確,D錯誤;水的體積為V=1L=10-3m3,水的質量為m水=ρV=1.0×103kg/m3×10-3m3=1kg,水吸收的熱量為Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J,故B錯誤;消耗的電能為W=Pt=

×100%=84%,故C正確。1000W×400s=4×105J,加熱擋的熱效率為η=

×100%=3.(2023山東臨沂蘭山期末)如圖所示,電源電壓恒為12V,閉

合開關S,當滑動變阻器連入電路的電阻為10Ω時,電壓表的

示數為10V,此時電動機正常工作;若電動機內部線圈的電阻

為2Ω,則通電10min電流通過電動機內部線圈產生的熱量是

J,電動機消耗的電能是

J。48

1200

解析由圖可知,滑動變阻器和電動機串聯,電壓表測量電動

機兩端的電壓,當電壓表示數為10V,即電動機兩端的電壓

UM=10V時,根據串聯電路的電壓特點可知,滑動變阻器兩端

的電壓UR=U-UM=12V-10V=2V,通過滑動變阻器的電流IR=

=

=0.2A,根據串聯電路的電流特點可知,通過電動機的電流IM=IR=0.2A,通電10min電流通過電動機內部線圈產

生的熱量Q=

=(0.2A)2×2Ω×10×60s=48J;電動機消耗的電能:WM=UMIMt=10V×0.2A×10×60s=1200J。4.(2023天津中考)額定功率為1000W的電熱水壺正常工作

時,把質量為1kg的水從10℃加熱到100℃,用時420s,已知c水

=4.2×103J/(kg·℃),求:(1)水吸收的熱量;(2)電熱水壺的效率。解析

(1)質量為1kg的水從10℃加熱到100℃,水吸收的熱

量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-10℃)=3.78×105J(2)額定功率為1000W的電熱水壺正常工作420s,消耗的電

能為W=Pt=1000W×420s=4.2×105J,則電熱水壺的效率η=

=

=90%5.(跨學科·物理學與日常生活)(2023江蘇揚州中考)一款電保溫杯墊,如圖所示,能使杯墊上杯內的水持續保溫在55℃左右,功率為16W。把質量為200g、初溫為51℃的水倒入杯中保溫,5min后升高到55℃。已知c水=4.2×103J/(kg·℃)。求

這段時間內:(1)水吸收的熱量;(2)杯墊消耗的電能;(3)杯墊給水加熱的效率。解析

(1)根據Q吸=cmΔt可得,水吸收的熱量為Q吸=c水m(t-t0)=

4.2×103J/(kg·℃)×200×10-3kg×(55℃-51℃)=3360J(2)由題意可知,加熱所需的時間為t=5min=300s則根據W=Pt可得,杯墊消耗的電能為W=Pt=16W×300s=4800J(3)由η=

可得,杯墊給水加熱的效率為η=

×100%=

×100%=70%6.(2023湖北隨州中考)圖甲是陳老師辦公室電熱水壺的照片,圖乙是其內部電路的簡化圖。電路主要由并聯的兩個支路組成:一支路是由指示燈(2V

0.1W)和“限流電阻”串聯而成;另一支路接有發熱盤(發熱電阻)。已知電源電壓為220V,水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)。(1)判斷“限流電阻”是“大電阻”還是“小電阻”(小于10

Ω為“小電阻”,大于100Ω為“大電阻”)。直接寫出你判

斷的結論,無需證明無需說明理由。(2)用該電熱水壺給壺內1kg、20℃的水加熱,已知加熱功率

為1000W,加熱時80%的熱量被壺內的水吸收,求多長時間可以將水燒開(100℃)?解析

(1)由圖乙可知,指示燈和“限流電阻”串聯,根據P=

UI可知,顯示燈的工作電流為I燈=

=

=0.05A“限流電阻”