2018年中考物理 母題題源系列 專題18 多擋位電熱器電功率的計算(含解析)

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1、 專題18 多擋位電熱器電功率的計算 【1 】(2018?廣安卷)電飯鍋是家中常用的用電器,下表是小字家中一臺電飯鍋的銘牌,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化如圖所示,其中R1和R2都是電熱絲(不考慮溫度對電阻的影響) (1)電飯鍋正常工作時,在加熱狀態(tài)下的總電流是多少? (2)電阻R2的阻值是多少? (3)一天,小宇斷開家中其它用電器,只接通電飯鍋且處于加熱狀態(tài),發(fā)現(xiàn)家中標有“220V 10(20A);3000r/kW?h”的電能表5min內(nèi)轉(zhuǎn)了200圈,求電飯鍋此時的實際加熱功率是多少? 【答案】(1)4A;(2)1100Ω;(3)800W。 點睛:(1)知道電飯鍋正常工作時在加熱狀態(tài)下

2、功率,利用P=UI求電路總電流;(2)分析S、S0閉合和S閉合、S0斷開時的電路組成、電阻大小關(guān)系,利用P=可知什么情況為保溫檔,再利用P=求R2的阻值;(3)3000r/kW?h表示電飯鍋每消耗1kW?h的電能,電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)3000r,據(jù)此求電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)200r消耗的電能,再利用P=求電飯鍋此時的實際加熱功率。 【2】(2018?重慶A卷)小峻家中有一個浴足盆,其部分銘牌信息如圖甲所示,如圖乙為溶足盆的工作電路,R1、R2均為電熱絲,當開關(guān)S接a、b觸點時,溶足盆的擋位不同。求: (1)額定加熱電流 (2)R1和R2的阻值各為多少歐? (3)在用電高峰期,小峻關(guān)閉家中其它用電器

3、,只讓浴足盆通電,使其處于加熱狀態(tài)1min電能表(如圖丙所示)的圓盤轉(zhuǎn)了30轉(zhuǎn),則浴足盆加熱的實際電功率為多少瓦? 【答案】見解析所示 【解析】(1)解額定加熱電流I加==4A;由圖可知當s接a時處于加熱狀態(tài),此時電路中只有R2,所以R2==55,R串==484,所以R1=R串-R2=484-55=429(3)圓盤轉(zhuǎn)了30轉(zhuǎn)消耗的電能W==0.01kw t=1min=h所以P=0.6kw=600W. 【3】( 2018?天津卷)圖為某電熱器的電路原理圖,通過將開關(guān)S置于不同的位置,可以實現(xiàn)“加熱”和“保溫”兩種狀態(tài)的變換,對應的額定功率分別為800W和40W。 (1)將開關(guān)S接“

4、1”時,電熱器處于   ?。ㄟx填“加熱”或“保溫”)狀態(tài)。 (2)電熱器在加熱狀態(tài)下正常工作,將0.5kg初溫為20℃的水加熱到100℃,需要多長時間     ???(【水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃),假設電能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能】 【答案】加熱 210s 【解析】 解: (1)將開關(guān)S接“1”時,電路為R2的簡單電路,電路中電阻最小, 根據(jù)P=可知,電源電壓一定時,電阻越小,電功率越大,所以此時電熱器處于加熱狀態(tài)。 (2)水吸收的熱量: (2)電熱器在加熱狀態(tài)下正常工作,將0.5kg初溫為20℃的水加熱到100℃,需要的時間為210s。 點睛:本題考查了吸熱公

5、式和電功率公式的應用,關(guān)鍵是電功率公式的靈活應用和電熱器的狀態(tài)的判斷。 【難點中心】電功、電功率一直都是初中物理考查的重要內(nèi)容,一般與串并聯(lián)、歐姆定律等電學知識結(jié)合起來考查,綜合性較強,命題形式多種多樣,故也是個難點,其中與生活實際相聯(lián)系的命題形式仍是今后的主流考查方向,兩檔位用電器電功率的計算是近幾年??嫉臒狳c。 【考點難點突破】 【知識鏈節(jié)】 電功率: 定義:電功率等于電功和時間之比。 意義:表示消耗電能的快慢。 符號:P 單位:瓦特(瓦,W),常用單位為千瓦(kW),1kW=103W 電功率的定義式: W=Pt 第一種單位:P——電功率——瓦特(W);W——

6、電功——焦耳(J); t——通電時間——秒(s)。 第二種單位:P——電功率——千瓦(kW);W——電功——千瓦時(kW·h); t——通電時間——小時(h)。 電功率計算公式: =UI(適用于所有電路) 對于純電阻電路可推導出:P= I2R= 【技能方法】 所謂的兩檔位電熱器一般分為高溫檔和低溫檔,是在電源電壓不變的情況下,通過改變電阻的大小,高檔位電阻小,低檔位電阻大,由可知,電熱器的電功率發(fā)生了改變。 兩檔位電熱器一般是通過開關(guān)來改變檔位的,常見的電路有以下兩種: (1)短路型 S閉合時,電阻R被短路,只有R0工作,此時為高溫檔擋;斷開時,兩電阻串

7、聯(lián)總電阻較大,此時為低擋. (2)單刀雙擲型 主要工作的電阻放在干路上,一條支路用導線,一條之路連接在附加電阻上,當S接附加電阻時兩電阻串聯(lián),是低溫擋;S接導線時,電路中只有一個電阻,為低溫擋. 【1】.如圖甲所示的九陽豆?jié){機,由打漿和電熱兩部分裝置構(gòu)成。中間部位的打漿裝置是電動機工作帶動打漿刀頭,將原料進行粉碎打漿;外部是一個金屬圓環(huán)形狀的電熱裝置,電熱裝置的簡化電路圖如圖乙所示,開關(guān)S可切換加熱和保溫兩種狀態(tài),R1、R2是發(fā)熱電阻,豆?jié){機的主要參數(shù)如下表。請解答下列問題: (1)某次向豆?jié){機中加入黃豆和清水共1.0kg,打漿完成后漿的初溫為40℃,加熱該漿使其溫度升高到

8、100℃,需要吸收多少熱量___?[設該漿的比熱容為4.0×103J/(kg?℃)] (2)電阻R1和R2的阻值分別為多大________,_______? (3)該九陽豆?jié){機同時處于打漿和加熱時,正常工作lmin所消耗電能為多大_____? 【答案】 2.4×105J 48.4Ω 151.6Ω 70800J 則R2的阻值:R2=R串﹣R1=200Ω﹣48.4Ω=151.6Ω;(3)該九陽豆?jié){機同時處于打漿和加熱時,總功率:P總=180W+1000W=1180W,正常工作lmin所消耗電能:W=Pt=1180W×60s=70800J。 點睛:(1)利用Q吸=cm(t﹣t0

9、)求加熱該漿需要吸收的熱量;(2)由圖知,當S接a時,電路中只有R1,電阻較小,由P=可知,此時電功率較大,為加熱檔;當S接b時,電路中R1、R2串聯(lián),電阻較大,由P=可知,此時電功率較小,為保溫檔;利用P=求R1、R串;再利用串聯(lián)電阻的特點求R2;(3)該九陽豆?jié){機同時處于打漿和加熱時,求出總功率,再利用W=Pt求正常工作lmin所消耗電能。 【2】.如圖是某種電加熱器的電路工作原理圖。有總控開關(guān)S1,溫控開關(guān)S2,兩個加熱電阻絲R1,R2(阻值不變)。該加熱器部分參數(shù)己知:額定電壓220V,加熱功率為4840W,保溫功率為400W.求: (1)當S1,S2都閉合,該加熱器處于   

10、 (選填“加熱”或”保溫”)狀態(tài)時,電路中的總電流      ; (2)傍晚用電高峰期,若實際電壓只有200V時,加熱器保溫狀態(tài)下的實際功率    。(保留整數(shù)) 【答案】加熱 22A 331W 【解析】 電路中的總電流I===22A。 (2)當開關(guān)S1閉合,S2斷開,電路為R2的簡單電路,此時處于保溫狀態(tài), 由P=可得,電阻R2的阻值: R2===121Ω, 根據(jù)P=U2RP=U2R可得,當電路兩端電壓為200V時,加熱器保溫狀態(tài)下的實際功率: P實際==≈331W。 答:(1)加熱;電路中的總電流為22A; (2)加熱器保溫狀態(tài)下的實際功率為331W。 點睛:

11、本題考查了并聯(lián)電路的特點和電功率公式的靈活運用,關(guān)鍵是知道加熱功率為兩電阻并聯(lián)時的功率; 【3】.如圖甲所示的養(yǎng)生壺是指一種用于進行養(yǎng)生保健的可以烹飲的容器,類似于電熱水壺,裝滿水時,水的質(zhì)量是2kg,有加熱和保溫兩檔,簡化的工作電路如圖乙所示。某次該養(yǎng)生壺裝滿初溫為20℃的水,接在家庭電路中,它正常工作時的功率和時間關(guān)系如圖丙所示(外界大氣壓為1個標準大氣壓)。求: (1)當開關(guān)S1、S2均閉合時,養(yǎng)生壺處于什么狀態(tài)?此時電阻R2的阻值是多少?(保留1位小數(shù)) (2)保溫時通過養(yǎng)生壺插頭的電流為多少?(保留1位小數(shù)) (3)若通電10min恰好將一壺水燒開,則加熱養(yǎng)生壺的熱效率是

12、多少?[水的比熱容是4.2×103J/(kg?℃)] 【答案】(1)40.3Ω (2)1.8A (3)93.3% 電阻R1 的阻值:R1 =R總 -R2 =121Ω-40.3Ω=80.7Ω; (2)由P=UI可知,保溫時電流:I=P保溫/U=400W/220V≈1.8A; (3)由ρ=m/V可知,水的質(zhì)量為:m=ρV=1.0×103 kg/m3 ×2×10-3 m3 =2kg, 1個標準大氣壓水的沸點是100℃,水吸收的熱量: Q吸 =cm(t-t0 )=4.2×103 J/(kg?℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105 J, 由圖象可知,加熱時電熱水瓶的功率P加熱 =1200W,則 10min消耗電能產(chǎn)生的熱量:Q=W=P加熱 t=1200W×10×60s=7.2×105 J, 熱水瓶效率:η=Q吸/W×100%=6.72×105J/7.2×105J×100%≈93.3% 7

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