备战中考电热类综合计算题专题总结和训练30例文档格式.docx
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【核心公式】
1.热机效率:
η=
×
100%=
100%(内能转化为机械能)
2.电热器效率:
100%(电能转化为内能)
3.电动机效率:
100%(电能转化为机械能)
考点典例
例1:
(2019黑龙江龙东中考)如图甲为家用电热饮水机,图乙为它的电路原理图,下表为它的铭牌数据。
(1)当S1闭合,S2断开时,电热饮水机处于 状态(填“加热”或“保温”),此时电路中的电流是多大?
(2)饮水机正常工作时,将热水箱中的水从20℃加热到90℃,求:
水吸收的热量是多少?
(水的比热容4.2×
103J/(kg•℃))(3)电热饮水机正常工作时加热效率为80%.求:
将热水箱中的水从20℃加热到90℃的时间为多少秒?
水桶容量
20L
热水箱容量
1L
额定电压
220V
加热功率
400W
保温功率
44W
【答案】答:
(1)保温;
此时电路中的电流是0.2A;
(2)水吸收的热量是2.94×
105J;
(3)将热水箱中的水从20℃加热到90℃的时间为918.75秒。
.【解答】解:
(1)由电路图可知,当S1闭合,S2断开时,两电阻串联,电路中的总电阻最大,由P=UI=
可知电路的总功率最小,处于保温状态;
根据P=UI知,此时电路中的电流:
I保温=
=
=0.2A;
(2)根据ρ=
知,水的质量m=ρV=1.0×
103kg/m3×
10﹣3m3=1.0kg,水吸收的热量为Q吸=cm△t=4.2×
103J/(kg•℃)×
1.0kg×
(90℃﹣20℃)=2.94×
105J,(3)因为η=
,所以消耗的电能为:
W电=
=3.675×
105J,因为P=
,所以加热所需时间为t=
=918.75s。
例2:
(2019湖北荆州中考)随州的冬季不像北方有集中供暖,所以本地居民常选用一些小型电暖器越冬。
如图甲电暖器有“高温、中温、低温”三挡,铭牌见下表(“中温”挡功率空出),其电路原理如图乙,S是自我保护开关,当电暖器倾倒时S自动断开,切断电源保证安全。
当S、S1闭合,S2断开时电暖器为“低温”挡。
(R1>R2)
XX牌电暖器
额定功率
低温挡
440W
中温挡
高温挡
1600W
频率
50Hz
求:
(1)R1的阻值;
(2)“中温”挡正常工作时电路中的电流;
(3)若室内空气质量为50kg,用该电暖器的“高温”挡正常工作10min,放出热量的50%被室内空气吸收,那么可使室内气温升高多少?
(假设空气的比热容为1.1×
103J/(kg•℃))
【分析】
(1)电暖器在低温档时,由R=
可求R1的阻值;
(2)高温档与低温档功率之差是中温档功率;
已知中温档功率和电源电压,可以得到中温档正常工作时的电流;
(3)根据W=P高t可求产生的热量,根据Q吸=ηW可得空气吸收的热量,根据Q吸=cm△t可得房间的空气温度升高多少℃。
【解答】解:
(1)闭合开关S1,R1单独接入电路,R1>R2,根据P=
可知电暖气处于低温;
R1的阻值:
R1=
=110Ω;
(2)闭合S1为“低温”挡,R1单独接入电路;
单独闭合S2为“中温”挡,“高温”挡为S1、S2同时闭合,R1、R2并联。
P中温=P高温﹣P低温=1600W﹣440W=1160W;
根据P=UI可得,“中温档”正常工作时的电流:
I2=
≈5.27A;
(3)因为P=
,所以电暖器的“高温”档正常工作10min,放出的热量:
W=P高温t=1600W×
10×
60s=9.6×
空气吸收的热量:
Q吸=ηW=50%×
9.6×
105J=4.8×
105J,由Q吸=cm△t可得,房间空气升高的温度:
△t=
≈8.73℃。
例3:
(2019湖南娄底中考)小明家某型号电热加湿器的原理图如图甲,R1、R2都是发热电阻,不考虑温度对电阻的影响,且R2=3R1;
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
高档发热功率(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”“低档”或“高档”)
(2)求电热加湿器中R1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的功率与时间图象如图乙所示,如果电阻R1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℃?
[计算结果保留整数,水的比热容为4.2×
103J/(kg•℃)]
(4)某一天,小明断开家中其他所有用电器,只接通加湿器在低档加热,发现家中3000revs/(kW•h)的电能表转盘在400s内转了27圈,求此时电阻R2的实际功率是多少?
(1)由图甲可知,开关S接“1、2”触点时,电路断路,据此判断电热加湿器的状态;
(2)由图甲知,开关S接“3、4”触点时,电路为R1的简单电路,电路的总电阻最小,电热加湿器的功率最大,处于高挡,根据P=UI=U2/R求出电热加湿器中R1的阻值;
(3)由图乙知工作30min内高档工作的时间,根据P=W/t求出在高档正常工作时消耗的电能,如果电阻R1在此次高档加热时产生的热量全部被水吸收,利用Q吸=cm△t求出水升高的温度;
(4)3000revs/(kW•h)表示:
每消耗1kW•h的电能,电能表的转盘就转过3000r,据此求出电能表的转盘转过27r时消耗的电能,根据P=W/t求出加湿器在低挡加热的实际功率;
由图甲知,开关S接“2、3”触点时,R1、R2串联,电路的总电阻最大,电热加湿器的功率最小,处于抵挡,根据电阻的串联和P=UI=I2R求出电路中的电流,利用P=I2R求出此时电阻R2的实际功率。
(1)由图甲可知,开关S接“1、2”触点时,电路断路,电热加湿器的状态是关;
(2)由图甲知,开关S接“3、4”触点时,电路为R1的简单电路,电路的总电阻最小,
电源的电压一定,由P=UI=U2/R可知,电热加湿器的功率最大,处于高挡,则电热加湿器中R1的阻值:
R1=U2/P高=(220V)2/400W=121Ω;
(3)由图乙知,工作30min时,其中高档工作时间为10min,低档工作时间为20min,
由P=W/t可得,在高档正常工作时消耗的电能:
W高=P高t高=400W×
60s=2.4×
105J,
如果电阻R1在此次高档加热时产生的热量全部被水吸收,即Q吸=W高=2.4×
105J,由Q吸=cm△t可得,水升高的温度:
≈19℃;
(4)因3000revs/(kW•h)表示:
每消耗1kW•h的电能,电能表的转盘就转过3000r,则电能表的转盘转过27r时,加湿器在400s内消耗的电能:
W=27/3000kW•h=0.009kW•h=3.24×
104J,
加湿器在低挡加热的实际功率:
P低′=W/t==81W,由图甲知,开关S接“2、3”触点时,R1、R2串联,电路的总电阻最大,电热加湿器的功率最小,处于抵挡,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,由P=UI=I2R可得,电路中的电流:
I=
A,
此时电阻R2的实际功率:
P2=I2R2=I2×
3R1=[(9/22)A]2×
3×
121Ω=60.75W。
答:
(1)关;
(2)电热加湿器中R1的阻值为121Ω;
(3)可以使注水仓中冷水的温度升高19℃;
(4)此时电阻R2的实际功率是60.75W。
【点评】本题考查了串联电路的特点和电功率公式、吸热公式的综合应用,分清开关接触不同的触点时电路的连接方式是关键。
例4:
(2019包头中考)如图所示是某温控装置的简化电路图,工作电路由电压为220V的电源和阻值R=88Ω的电热丝组成;
控制电路由电源、电磁铁(线圈电阻
=20Ω)、开关、滑动变阻器
(取值范围0~80Ω)和热敏电阻
组成;
阻值随温度变化的关系如下表所示,当控制电路电流
≥50mA时,衔铁被吸合切断工作电路;
当控制电路电流
≤40mA时,衔铁被释放接通工作电路。
温度/℃
90
80
66
60
50
46
40
36
35
34
/Ω
10
20
70
100
120
130
150
(1)工作电路正常工作时,R在1min内产生的热量是多少?
(2)当温度为60℃,滑动变阻器
=50Ω时,衔铁恰好被吸合,控制电路的电源电压是多少?
(3)若控制电路电源电压不变,此装置可控制的温度最大范围是多少?
(4)要想要该装置所控制的最高温度降低一些,请分析说明如何改变
的阻值。
【答案】
(1)3.3×
(2)
(3)40℃~60℃(4)减小
的最大阻值
【解析】:
(1)当工作电路正常工作时,Q=I2Rt=
=
=3.3×
104J。
(2)由题意可知,温度为60℃,滑动变阻器
=50Ω时,衔铁恰好
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- 备战 中考 电热 综合 算题 专题 总结 训练 30