專題09電熱器計算問題

"必爵a識"提S

一、必備知識

1、焦耳定律、電熱器

（1）電流通過導體時產生的熱量跟電通的平方成正比，跟導體的電阻成正比,跟通電時間成正比。

公式：O=I2Rto

（2）電熱器是利用電流的熱效應制成的加熱設備。發熱體是由電阻率大、熔點高的合金絲繞在絕緣

材料上做成的。其優點：①清潔衛生,②熱效率高,⑶方便調控,缺點是非加熱用電器工作時也產

生熱量。

2、純電阻電路與非純電阻電路的差異計算

（1）電吹風機和電熨斗通電時都會發熱，哪種電器可以認為將電能全部轉化成內（熱）能？

電吹風機：電能轉化成內能和機械能（由于有電動機的存在）

電熨斗：電能全部轉化成內能

（2）若電流做的功全部用來產生熱量，即Q=W時，我們能否利用電功公式和歐姆定律來推導焦耳

定律呢？???Q=WW=UIt又根據歐姆定律U=IR

??.Q=W=UIt=I2Rt=U2t/R

二、方法——實現電熱器分擋工作的方法

1.原理：電熱器通常設計多個擋位。根據公式P=［知，當電壓一定時，電阻越小，電熱器

R

的電功率就越大，相同時間內放出的熱量就越多。

2.類型

（1）開關短路型：如圖所示，將開關閉合，R被短路，只有R。獨立工作，此時電路消耗的電功率為

Pl=竽,將開關斷開，R和Ro成串聯電路，此時電路消耗的電功率為P2=由于P2<P1,因此開關閉

Ho

合為加熱狀態，開關斷開為保溫狀態.

R

。220Vo

(2)改變電路連接方式型：如圖所示，當開關Si閉合、S2接b時，&與R2并聯，總電阻最小，為加

熱擋：當開關Si閉合、S2接a或斷開時，電路為Ri的簡單電路，為中溫擋；當開關Si斷開、S2接

a時，Ri和R2串聯，總電阻最大，為低溫擋。

至"考查明星"探究

[例題1](2024?日照)為了研究家用電器對電路的影響，物理老師帶領同學們進行了探究。

(1)老師帶來一個標有“220V,5.5A”的電熱水壺，在壺中裝入1.5L水，初始溫度為27℃。僅

將電熱水壺接入圖甲所示的電能表所在的電路，正常工作7.5min,電能表的轉盤轉過了250r。

甲

①電熱水壺消耗的電能是多少？

②消耗的電能中有70%的能量被水吸收,則水的溫度變為多少？[c次=4.2X103j/(kg?。0/水=

1.0X103kg/m3)]

③若電熱水壺的電阻始終保持不變，則該過程中電熱水壺工作的實際電壓是多少？

(2)為了研究家用電器電壓偏低的原因，老師指導同學們設計了如圖乙所示的電路進行模擬實

驗：Ri、R2、R3相當于家用電器電飯煲、電暖器、電烙鐵；由于實際中輸電線較長，電阻不可忽

略，Ro相當于輸電線的電阻。依次閉合S和Si、S2、S3,描繪出兩電壓表Vl、V2的示數Ul、U2

隨電流表A的示數I變化的規律，如圖丙所示。則隨著接入電路的家用電器增加，輸電線電阻Ro

上的電壓怎么變化？

[例題2](2024?遼寧)如圖，甲、乙兩個透明容器內均裝有質量為100g、初溫為25℃的某種絕緣

液體，甲、乙中都有一段電阻絲，Ri=5C,R2=10Q。閉合開關，電流表的示數為1.2A。通電

120s后，甲中溫度計的示數為29℃,求：

(1)R2兩端的電壓；

(2)R2的電功率；

(3)電流通過R1產生的熱量；

(4)液體的比熱容(不計熱量損失)。

[例題3](2024?臨沂)水暖電熱毯以其溫潤環保的加熱方式成為部分人群冬天御寒的新寵。圖甲是

一款具有高、低兩擋加熱功能的水暖電熱毯，其簡化電路如圖乙所示，其中兩個加熱電阻的阻

值相同。該款電熱毯低溫擋的額定電流為0.25A；高溫擋正常工作20min可將毯內1.1kg的水從

15℃加熱到40℃。已知水的比熱容為4.2X1()3J/(kg.℃),求該款電熱毯：

(1)加熱電阻的阻值。

(2)高溫擋正常工作時的加熱效率。

甲乙

123"命題熱點"突破

1.(2024?工業園區校級模擬)小明的爸爸給自家的小汽車安裝了電加熱座椅墊如圖甲。小明研究

發現該座椅墊有“高溫”、“低溫”、“關”三個擋位，其電路示意圖如圖乙，電源電壓為12V,

高溫功率為20W,低溫功率為9W。求：

(1)R1和R2的阻值分別是多少？

(2)座椅墊處于“高溫”擋時，5min就可以將質量為0.5kg的加熱片從10℃加熱到35℃。若不

計熱量損失，則加熱片材料的比熱容是多少？

2.(2024?岳塘區模擬)小華家買了一個家用電吹風，其簡化電路如圖所示，主要技術參數如下表。

電吹風在額定電壓下工作，請解答如下問題：

(1)電吹風吹冷風時，通過電動機的電流是多大？

(2)電吹風內電動機的電阻是10,電吹風吹冷風30min產生的熱量是多少？

(3)電熱絲工作時的電阻是多大？

熱風溫度50℃~70℃

額定功率熱風時：990W

冷風時：110W

額定電壓220V

3.(2024?金水區四模)如圖所示，電源電壓恒定不變，Ri=20H,當只閉合開關S時電流表示數

為0.1A,當再將開關Si閉合時，電流表的示數變化了0.3A,求：

（1）電源電壓

（2）電阻R2的阻值

（3）在兩開關都閉合時，半分鐘內整個電路產生的熱量

4.（2024?中山市模擬）圖甲所示電路，電源電壓為4.5V,小燈泡的額定電壓為2.5V。閉合開關

后，將滑動變阻器的滑片從最右端向左移動到某一位置的過程中，兩電表的示數關系如圖乙所

示。求：

（1）滑動變阻器的滑片在最右端時，小燈泡的實際功率；

（2）滑動變阻器R的最大阻值；

（3）當小燈泡正常發光時，滑動變阻器R在Imin內產生的熱量。

5.（2024?杜爾伯特縣一模）小文家新買的電火鍋內部電路如圖所示，其主要由保險裝置和加熱裝

置組成（不計保險裝置的電阻），加熱裝置由電阻絲R1和R2組成，通過控制開關Si和S2的狀

態，可實現高、中、低三擋的調節，圖乙是電火鍋正常工作一次的“P-t”圖像，其工作時先用

高溫擋將水燒開，再用中溫擋煮熟食物，最后用低溫擋保溫，求：

.p/W

880---------

440------------------------1

?

?

Ri41220------------------------r

保險裝搐*Wv'

[=]-----022OV0---------024681012t/min

甲

乙

（1）電火鍋中溫擋工作時，電路中的電流大小;

（2）電熱絲R1的電阻值；

（3）若在標準大氣壓下，電火鍋中加入1.5kg初溫為56℃的溫水，高溫擋正常工作6min將水燒

開，則該電火鍋的加熱效率為多少？[c水=4.2Xl（）3j/（kg?℃）]

6.（2024?川匯區校級模擬）同學家購置了一款多功能電暖器。如圖甲所示，其內裝有導熱油，導

熱油的比熱容為2.1X103J/（kg-c）,轉動旋鈕可實現高、中、低不同擋位之間的切換。圖乙是

其內部電路原理圖，其中四個發熱電阻阻值相同。

（1）電暖器低溫擋工作時，開關應處于1位置（選填“1”“2”或"3”）；

（2）已知中溫擋額定功率為1000W,求電阻R的阻值和高溫擋的額定功率;

（3）使用高溫擋正常工作5min,導熱油溫度由15℃升高到75℃。若消耗的電能存84%被導熱油

吸收，求電暖器內導熱油的質量。

甲

7.（2024?南沙區校級二模）如圖是一種電壓力鍋的簡易原理圖，A為密閉鍋體，Ri為加熱電阻，

其阻值為44Q,L為指示燈，R2為保溫電阻，Si為電源開關，S2為壓力開關。閉合Si后，電流

通過R1對電壓力鍋加熱，當鍋內氣體壓強達到設定值121kPa時，水開始沸騰，鍋底向下移動，

壓力開關S2與觸點a斷開，并與b點接通，起到控壓控溫的目的，此保溫電路的功率為100W。

t/℃100105110112114116118120

p/kPa101121143154163175187199

（1）已知鍋內水的質量為2kg,初溫為25℃,水燒開過程吸收的熱量是多少？［水的比熱容：4.2

X103J/（kg?℃）,水的沸點t與氣體壓強p的關系如上表］

（2）電壓力鍋處于加熱狀態時通過R1的電流是多少？燒開（1）的水電壓力鍋需要加熱12min,

消耗的電能是多少？

（3）電壓力鍋的加熱效率是多少？（保留到小數點后一位）

（2024?西吉縣校級模擬）物理課外實踐小組設計了一個電火鍋加熱器，其質量約為3kg,底部

與桌面的有效接觸面積約為60cm2,簡化電路圖如圖所示，Ri、R2均為加熱電阻。已知R2=

48.4。該電火鍋的部分參數如下表。【氣壓為一個標準大氣壓，p水=1.0Xl（）3kg/m3,c水=4.2X

103J/（kg?℃）,g=10N/kg］o求：

額定電壓220V

小火加熱功率500W

大火加熱功率1500W

（1）電火鍋對水平桌面的壓強；

（1）R1的阻值；

（3）在此電火鍋中加入1.5L初溫為20℃的水，正常工作時，用大火將水燒開需要420s,此加熱

過程中電火鍋的加熱效率。

（2024?瀘州模擬）如圖甲所示，是一款辦公室女老師們追捧的高顏值實用性加熱杯墊，可以隨

時加熱咖啡茶飲，還可以加熱面包等小零食，其等效電路結構如圖乙所示。己知：該杯墊額定

電壓為220V,Ri和R2為完全相同的發熱電阻，R3是規格為“2500,1A”的滑動變阻器，R3

只起調節電流作用，不對外加熱。S、Si閉合時，通過控制S2的通斷，可以使電器處于高溫擋

或中溫擋，高溫擋正常加熱功率為484W；S閉合，Si、S2均斷開時，電器處于低溫擋，移動滑

片，可以手動調節低溫擋的加熱功率。

（1）加熱杯墊以中溫擋正常工作5min,求發熱電阻產生的熱量；

（2）美美老師將該杯墊接入家庭電路中單獨工作，在使用高溫擋加熱過程中，觀察到電能表（如

圖丙所示）的轉盤3min內轉了60轉，求此時電路的實際電壓；

（3）在正常工作時，手動調節低溫擋來加熱一杯