1、热电综合计算题热电综合计算题 解决热电综合计算题一般涉及到的物理公式包括物体吸热公式、 放热公式、 热值公式、 热效率公式、 电功公式、电功率公式等；涉及到的物理规律有热平衡思想、串联电路特点、串联电路特点、欧姆定律、焦耳定律等。 【例题】【例题】(2020 四川南充四川南充)市面上的电热水壶大多具有加热和保温功能。下图是某电热水壶的电路简图，开关 K 接通后，开关 S 自动与触点 a、b 接通，热水壶开始烧水；当壶内水温达到 100oC 时，温控开关 S 自动与 a、b 断开，并立即与触点 c 接通，水壶进入保温状态。已知电源电压为 220V，电阻 R1=50，这种水壶的加热功率 P 加热是
2、保温功率 P 保温的 5 倍，水的比热容 c=4.2x103J/(kg.oC)，R1、R2电阻不受温度影响。求： (1)将 1kg 初温为 35oC 的水加热到 100oC 需要吸收多少热量? (2)电阻 R2的阻值。 (3)在晚上用电高峰期将 1kg 初温为 35oC 的水加热到 100oC 需用时 300s， 若加热效率为 91%， 则晚上用电高峰期的实际电压为多少? 【答案】(1)52.73 10 J；(2)200； (3)200V。 【解析】(1)初温为 35oC水加热到 100oC，温度的变化量为 o0ooC35 C65 C=100ttt 需要吸收的热量为 3oo54.2 10 J/
3、 kg. C=1kg65 C=2.73 10 JQcm t吸 (2)由题意可知，开关 S 自动与触点 a、b 接通时1R与2R并联，电热水壶处于加热状态，得加热时电功率为 12PPP加热 开关 S 自动与 a、b 断开，并与触点 c 接通时，电路变为2R的简单电路，电热水壶处于保温状态，得保温时电功率为2PP保温 水壶的加热功率 P 加热是保温功率 P 保温的 5 倍，即5PP加热保温得 12255PPPPP加热保温 即124PP 根据2UPR得 211UPR 222UPR 电阻1=50R，根据124PP可算出电阻2R为 2212124UUPPRR 即 1214RR 得2144 50=200R
4、R (3)初温为 35oC 的水加热到 100oC，温度变化量为 o0ooC35 C65 C=100ttt 吸收的热量为3oo54.2 10 J/ kgC=1kg6C=2.73 10 J5Qcm t吸 总的消耗的电能为 552.73 10=3 10 J91%JQW 吸总 电路总电阻为 121250200=4050+200R RRRR总 根据公式2=UWtR实总总得 53 10 J40=200V300sW RUt总总实 【对点练习】【对点练习】小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆(如图所示)，内部由加热系统和按摩系统两部分组成。加热系统的加热电阻额定电压 220V，额定功率 605W。问: (1)小
5、明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入 6kg 初温为 20C 的水，加热系统的加热电阻正常工 作 15min 将水加热到 40，此加热过程中水吸收的热量是多少?消耗的电能是多少?c水=4.2103/(kg.) (2)当小明家的实际电压是 200V 时，加热电阻工作的实际功率是多少? (3)足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是 12V(按摩系统将交流电压转换为 12V),工作电流 为 4A，其电阻为 0.5，电动机工作中因发热损失的功率是多少? 【答案】(1)5.04105J，5.445105J(2)500W(3)8W 【解析】(1)由题根据 Q吸=cmt 求出水吸收的热量。 由题意电热足浴盆注水量为
6、6kg，当温度达到显示温度 40时，完成加热，所以水吸收的热量： Q吸=cmt=4.2103J/(kg)6kg(4020)=5.04105J； 加热时间 t=15min=900s，电热足浴盆加热的功率为 605W， 由 P=W/t 得，电热足浴盆消耗的电能： W=Pt=605W900s=5.445105J， (2)根据 W=Pt 求出电热足浴盆消耗的电能，然后根据 P额=U额2/R 得出 R 值，再根据 P实=U实2/R 求出实际功率。 由电功率公式可得 P额=U额2/R R=U额2/P额 P实=U实2/R=U实2/(U额2/P额)=(200v)2/(220v)2/605W)=500W (3)
7、由 P=I2R 计算电动机工作中因发热损失的电功率。 电动机工作中因发热损失的功率 P=I2R=(4A)20.5=8W 【对点练习】【对点练习】现代居家生活中，水族箱已成为室内装饰的一个亮点，某品牌水族箱(如图)的玻璃容器内装有50L 水，内置一根“220V 100W”的自动温控棒，冬天养热带鱼时，水族箱内水的温度要求控制在 2628之间(温度棒的水温低于 26时开始工作，水温达到 28时自动断开) (1)求水族箱中水的质量； (2)在某次温控中， 温控棒正常工作了 87.5min， 求该次温控棒的温控效率 【水的比热容为 4.2103J/(kg)】 (3)若用电高峰时，家庭电路的实际电压仅为
8、 217.8V，求此时温控棒的工作电流(温控棒阻值不变) 【答案】(1)水族箱中水的质量为 50kg； (2)该次温控棒的温控效率为 80%； (3)此时温控棒的工作电流为 0.45A。 【解析】(1)水的体积： V=50L=0.05m3， 由=可得，水族箱内水的质量： m=V=1.0103kg/m30.05m3=50kg； (2)已知加热过程中温度由 26加热到 28，温控棒正常工作了 87.5min， 水吸收的热量： Q吸=cm(tt0)=4.2103J/(kg)50kg(2826)=4.2105J， 由 P=可得，消耗的电能： W=Pt=100W87.560s=5.25105J， 该次温
9、控棒的温控效率： =100%=100%=80%。 (3)由 P=可得， 温控棒阻值 R=484， 已知温控棒阻值不变，当家庭电路的实际电压仅为 217.8V 时，温控棒的工作电流 I=0.45A。 1.(2020 贵州黔东南贵州黔东南)小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆。内部加热系统和按摩系统两部分组成。加热系统的加热电阻额定电压为 220V，额定功率为 605W，问： (1)小明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入 6kg 初温为 20的水，加热系统的加热电阻正常工作 16min 将水加热到 40C，此加热过程中吸收的热量是多少？(c水=4.2103J/(kgC) (2)加热系统加热时的热效率是多少？
10、 (结果精确到 0.1%) (3)当小明家的实际电压是 200V，加热电阻工作的实际功率是多少？(加热电阻阻值不随温度变化而变化) (4)足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是 12V(按摩系统将交流电压转换为 12V)，工作电流为 4A，其电阻为 0.5，电动机工作中因发热损失的功率是多少？ 【答案】(1)5.04105J；(2)86.8%；(3)500W；(4)8W 【解析】(1)加热过程中水吸收的热量 354.2 10 J/ kg C6kg40 C20 C5.(10)04JQc mt 吸水水水 (2)加热系统加热时消耗的电能 5605W 16 60s5.808 10 JWP t额 则热效率
11、555.04 10 J5.80100%100%86.8 10 J8%QW吸 (3)由2UPR额额可得加热电阻的阻值 22220V80605WURP额额 当小明家的实际电压是 200V，加热电阻工作的实际功率 22200V500W80UPR实实 (4)电动机工作过程中要发热，损失功率 224A0.58WPI R损电动机 2.(2020 河南河南)在家电博览会上，小亮家买了一款标有“220V 3000W”的电热水器。 (1)电热水器中的电热管工作时利用的是电流的_效应。 智能化遥控器通过红外线对热水器进行温度控制，红外线是_(选填“可见”或“不可见”)光； (2)大功率家用电器需要使用专用插座，插
12、座的常用规格有 10A 和 16A 两种，通过计算说明该电热水器应选用哪种规格的插座_； (3)已知该电热水器的加热效率为 90% ，求它正常工作时把 30 L 水从 20 加热到 47 需要的时间_。(水=1.0103 kg/m3，c水=4.2103 J/(kg )。 【答案】(1)热效应 不可见 (2)16A (3) 1260s 【解析】(1)电热水器中的电热管工作时，消耗电能，转化为内能，利用了电流的热效应来工作。红外线是在红光之外的看不见的光，故红外线是不可见光。 (2)由 P=UI 得 3000W13.64A220VPIU 故应选择 16A 的插座。 (3)电热水器中水的质量 m=V
13、水=3010-3m3103kg/m3=30kg 水吸收的热量 63.402 10 J=1260s90% 3000WQtP吸 由QWPt吸 得63.402 10 J=1260s90% 3000WQtP吸 3(2020 齐齐哈尔齐齐哈尔)如图甲所示是某品牌电饭煲，图乙是该电饭煲的原理图。它有高温和保温两档，通过开关 S 进行调节，R0与 R 为阻值不同的电热丝。现在将该电饭煲接在 220V 的电源上，用高温档工作时，电路的总功率为 1000W；用保温档工作时，电路的总功率为 440W已知 c水4.2103J/(kg)。求： 甲 乙 (1)电饭煲在高温档时，开关 S 应 (选填“闭合”或“断开”)。
14、 (2)电热丝 R0的阻值是多少？ (3)当电饭煲处于保温档时，电路中的电流是多少？ (4)用电饭煲将质量为 2kg 的水加热，使其温度升高 30，则水吸收的热量是多少？ 【答案】(1)电饭煲在高温档时，开关 S 应闭合； (2)电热丝 R0的阻值是 48.4； (3)当电饭煲处于保温档时，电路中的电流是 2A； (4)水吸收的热量是 2.52105J。 【解析】(1)由公式 P知，电压一定时，P 与 R 成反比，开关 S 应闭合时，电阻 R 被短路电路中的电阻最小，电路的电功率最大。所以电饭煲在高温档时，开关 S 应闭合。 (2)由公式 P得电热丝 R0的阻值是：R048.4； (3)由题意
15、分析知，开关 S 断开时，电路串联，电路的总电阻最大，电路的总功率最小，电路处于保温状态。由公式 PUI 得当电饭煲处于保温档时，电路中的电流是： I保2A； (4)水吸收的热量：Qcmt4.2103J/(kg)2kg302.52105J 4(2020 湖南衡阳湖南衡阳)初(17001)班教室里有一款饮水机，其工作电路可简化为如图甲所示的电路。S 是温度控制开关，根据饮水机内水杯中水温的变化自动切换加热和保温两种工作状态，R1、R2是加热管的电阻(不考虑阻值受温度变化影响)，它的部分技术参数如表所示、试回答下列问题： (1)S 闭合时，饮水机处于 工作状态。R2的阻值是 。 (2)水杯中装满
16、20水时，饮水机正常工作，加热多长时间可将水烧开？水的比热容为 4.2103J/(kg)，当时气压设定为 1 标准大气压，不考虑热损失 (3)最近一次使用时，加热管 R1损坏了，物理兴趣小组的同学们利用电位器(相当于滑动变阻器，以下称为变阻器)设计了如图乙所示的电路来控制加热管 R2的发热功率，在老师的指导下进行模拟实验，将滑片从变阻器的一端滑到另一端的过程中， 同学们通过实验测量， 得出变阻器消耗的电功率 P 随电流 I 关系的图象如图丙所示，则： 求 R2的发热功率范围。 变阻器的最大功率多大？ 简述：这种设计方案有什么不妥之处(指出一种合理的不妥情况即可)。 【答案】(1)加热；55；
17、(2)加热 224s 可将水烧开； (3)R2的发热功率范围为 13.75W880W； 变阻器的最大功率为 220W； 因变阻器与 R2串联， 若其中任一电阻损坏， 将导致整个电路不能工作(或变阻器产生的热量没有被利用)。 【解析】(1)S 闭合时，两电阻并联，S 断开时，为 R1的简单电路，由并联电路小于其中任一电阻，根据 P可知，S 闭合时，饮水机处于加热工作状态，功率为 900W； S 断开时，饮水机处于保温工作状态，功率为 20W； 根据并联电路各支路互不影响，故加热时 R2的功率为：P2900W20W880W， R255。 (2)一标标准大气压水的沸点为 100，水杯中装满 20水加
18、热到沸点吸热： Q吸cm(tt0)4.2103J/(kg)0.6kg(10020)2.016105J， 不考虑热损失，消耗的电能 WQ吸2.016105J， 由 P得，将水烧开的时间： t224s； (3)变阻器与 R2串联，当变阻器连入电路的电阻为 0 时， R2的电压为 220V，其最大功率为 880W； 当变阻器最大电阻连入电路中时，由图知电路的最小电流为 0.5A，R2的最小功率为： P 2小I小2 R2(0.5A)25513.75W； R2的发热功率范围为 13.75W880W； 变阻器的功率：P变I2R变()2R变， 当 R变R2时，变阻器的最大功率为： 变阻器的最大功率：P变大2
19、20W； 因变阻器与 R2串联， 若其中任一电阻损坏， 将导致整个电路不能工作(或变阻器产生的热量没有被利用)。 5.学习了电功率的知识后，小亮想利用家中的电能表(如图所示)测量电水壶的电功率和热效率他把质量为1kg 温度是 20的冷水倒入电水壶中，然后把家中的用电器都与电源断开，仅让电水壶工作，在 5 分钟内将这壶水烧开(在标准器压下)，他观察到电能表转盘转了 70 转试求： (1)将这壶水烧开，水吸收的热量是多少？ (2)电水壶的电功率为多少？ (3)电水壶的热效率为多少？ 【答案】(1)3.36105J；(2)1400W；(3)80% 【解析】(1)在标准器压下水的沸点为 100，则水吸
20、收热量： Q吸=cm(t-t0) =4.2103J/(kg)1kg(100-20)=3.36105J； (2)电能表转盘转了 70 转消耗电能：W=70600kWh=706003.6106J=4.2105J， 电水壶的电功率：P=W/t=1400W； (3)电水壶的热效率：=Q吸/W100%=J104.2J103.3655100%=80% 【点拨】知道水的质量、初温、末温(在标准器压下水的沸点为 100)以及比热容，根据 Q吸=cm(t-t0)求出水吸收的热量；600Revs/kWh 表示电路中每消耗 1kWh 的电能，电能表的转盘转 600r，据此求出转盘转 70r消耗的电能，据 P=W/t
21、 求出电水壶的电功率；水吸收的热量和消耗电能的比值即为电水壶的热效率 6(2019 湖北黄石湖北黄石)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
22、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 4.2103J/(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/(kWh)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？ 【答案】(1)关； (2)电热加湿器中 R1的阻值为 121； (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。 【解析】
23、(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 PUI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： R1121； (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 PW/t 可得，在高档正常工作时消耗的电能： W高P高t高400W1060s2.4105J， 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2.4105J， 由 Q吸cmt 可得，水升高的温度：
24、 t19； (4)因 3000revs/(kWh)表示：每消耗 1kWh 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： WkWh0.009kWh3.24104J， 加湿器在低挡加热的实际功率： P低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 PUII2R 可得，电路中的电流： IA， 此时电阻 R2的实际功率： P2I2R2I23R1(A)2312160.75W。 7某生态园设计了模拟日光和自动调温系统，实现照
25、明、保温和加热的功能，其原理如图所示，电源电压恒为 220V，R1和 R2是两个电热丝(不考虑温度对电阻的影响)，R2=30，L 是标有“220V 160W”的照明灯泡，白天有日光的时候，只开启该系统的保温功能并连续工作 10h，此时 R1与 R2的电功率之比为 1：3，晚上温度较低的时候，需开启加热和照明功能。灯泡正常发光此状态下系统也需连续工作 10h，q沼气=1.8107J/m3，请解答下列问题： (1)晚上工作时电路的总功率是多大？ (2)若一天中工作的 20h 内电热丝放出的热量完全由该生态园自产的沼气提供，其热效率为 50%，则每天需要完全燃烧多少 m3的沼气？ 【答案】(1)晚上
26、工作时电路的总功率是 5000W； (2)每天需要完全燃烧 24.2m3的沼气。 【解析】(1)由题知，白天有日光时，系统处于保温状态，灯泡不工作，此时两开关应断开，两电阻 R1、R2串联，总电阻最大，总功率最小； 由串联电路的特点可知，通过两电阻的电流相等，且 R1与 R2的电功率之比为 1：3， 由 P=I2R 可得：=， 由题知 R2=30，所以 R1=10； 晚上系统处于加热状态，且灯泡正常工作，由电路图可知，此时两开关应都闭合，灯泡 L 与 R1并联； 由并联电路的特点可知，此时 U=U1=220V，且灯泡正常工作， 所以 R1的功率：P1=4840W， 所以晚上工作电路的总功率：P
27、总=P额+P1=160W+4840W=5000W； (2)由串联电路的特点和 P=可得，白天系统在保温状态时电热丝的总功率： P保温=1210W， 由题可知白天和晚上系统的工作时间相同，则一天内电热丝放出的热量： Q=W=P1t+P保温t=(P1+P保温)t=(4840W+1210W)103600s=2.178108J， 由沼气燃烧的热效率为 50%可得：50%Q放=Q， 由 Q放=qV 可得需要燃烧沼气的体积： V=24.2m3。 8某品牌的电热水壶铭牌如表所示，电热水壶正常工作时，将水壶中的额定容量的水加热至沸腾。已知室温与水的初温皆为 20，水的比热容 c水=4.2103J/(kg)，水
28、的密度水=1.0103kg/m3。 型号 LL8015 额定电压 220V 额定功率 1360W 额定频率 50Hz 额定容量 1.0L (1)求水吸收的热量； (2)通过计算判断，加热时间是否可能为 200s。 【答案】(1)水吸收的热量为 3.36105J； (2)计算表明，加热时间不可能为 200s。 【解析】(1)由电热水壶铭牌可知，电热水壶的额定电压是 220V，额定功率是 1360W，容积是 1L； 一壶水的质量：m=V=1.0103kg/m31103m3=1kg， 水吸收的热量：Q吸=cmt=4.2103J/(kg)1kg(10020)=3.36105J； (2)电水壶正常工作
29、200s 消耗的电能：W=Pt=1360W200s=2.72105J， 由于 WQ吸，因此加热时间不可能为 200s。 9图为某电热器的电路原理图，通过将开关 S 置于不同的位置，可以实现“加热”和“保温”两种状态的变换，对应的额定功率分别为 800W 和 40W。 (1)将开关 S 接“1”时，电热器处于 (选填“加热”或“保温”)状态。 (2)电热器在加热状态下正常工作，将 0.5kg 初温为 20的水加热到 100，需 要多长时间？(【水的比热容为 4.2103J/(kg)，假设电能全部转化为水的内能】 【答案】(1)加热； (2)电热器在加热状态下正常工作，将 0.5kg 初温为 20
30、的水加热到 100，需要的时间为 210s。 【解析】(1)将开关 S 接“1”时，电路为 R2的简单电路，电路中电阻最小， 根据 P=可知，电源电压一定时，电阻越小，电功率越大，所以此时电热器处于加热状态。 (2)水吸收的热量： Q吸=cm(tt0)=4.2103J/(kg)0.5kg(10020)=1.68105J， 由题意可知，假设电能全部转化为水的内能，则 W=Q吸=1.68105J， 由 P=得，需要的加热时间： t=210s。 10.小明的妈妈利用天然气灶烧水，把质量为 1kg 的 20的水烧开(在标准大气压下) (1)通过观察天燃气表得知消耗了 0.01m3的天然气，如果天然气的
31、密度为 0.7kg/m3，烧水时消耗天然气多少千克？ (2)在此过程中水需要吸收多少热量？ (3)用额定功率是800W的电热壶在220V额定电压下， 烧开同样质量的水， 若电能转化为内能的效率是84%，则通电时间是多少？ 【答案】(1)0.007kg (2)3.36105J (3)500s 【解析】(1)天然气的质量可以利用密度的计算公式变形，即 m=V。 消耗的天然气的质量为：m= V=0.7kg/m30.01m3=0.007kg (2)水吸收的热量，可以利用吸放热的学科网公式进行计算。 Q吸=cm(t2t1)=4.2103J/(kg)1kg(10020)=3.36105J (3)在使用电水
32、壶烧水时，把电能转化为内能，根据题意，只有 84%的内能被水吸收， 即 Q吸=84%Q放=84%W。 电流做功： W=Q吸/84%=4105J 通电时间： t=W/P=4105J/800W =500s 11.如图是我们家庭用的一种电热饮水机的简化电路图，其参数如下表，R1、R2 是发热电阻丝。 (1)若饮水机正常工作的加热效率为 90%，现将质量为 0.4kg、初温为 25的水在一标准大气压下加热至沸腾， 已知水的比热容是 4.2103J/(kg)，求：水需要吸收的热量？烧开这些水消耗了多少电能？ (2)当饮水机处于保温状态时，R1的电阻值是多大？ 【答案】(1)1.26105J；1.4105
33、J.(2)1056. 【解析】(1)水吸收的热量为： Q吸=c水m水(t-t0)=4.2103J/(kg)0.4kg(100-25)=1.26105J 由 Q吸=W 可得，消耗的电能： W=Q吸/=1.26105J/90%=1.4105J. (2)由电路图可知，开关 S2断开时两电阻串联，电路电阻较大，开关 S2闭合时，只有电阻 R2接入电路，电阻 R1被短路，此时电路电阻较小，电源电压 U 一定，由 P =U2/R 可知，电阻越大，电路功率越小，电阻越小，饮水机功率越大，因此当开关 S2断开时，电路阻值较大，电功率较小，饮水机处于保温状态因此当开关 S2闭合时，电路阻值较小，电功率较大，饮水
34、机处于加热状态。用 P 1、P 2分别表示保温、加热功率，则 P 1=44W P 2=1100W 加热时,R2=U2/P 2= (220V) 2/1100W =44 保温时 R总=U2/P 1= (220V) 2/44W =1100 则 R1=R总-R2=1100-44=1056 12.如图(甲)所示是生活中常见的自动加热、保温的电水壶，它的铭牌如下面表格。现将它接在 220V 的电压下工作。已知水的比热容为 4.2103J(kg.) (1)如图(乙)所示为电水壶的电路图， 其中 R0是电热水壶中的电热管， R 是与电热水壶的电热管串联的电阻，S 是一个能自动切换的温控开关，此热水壶是在热胆中
35、储水，由电热管加热工作的。请根据电路图判断：在什么情况下，电水壶处于加热状态？在什么情况下，电水壶处于保温状态？ 乙 (2)请根据铭牌数据信息，计算 R0和 R 的阻值分别是多少？ (3)电水壶处于加热状态时，在 840s 时间内，使热胆中 2kg、20的水温度升高到 100。求电水壶的热效率。 【答案】(1)开关闭合时电水壶处于加热状态，开关断开时电水壶处于保温状态。 (2)R0=48.4 R=1161.6(3)80% 【解析】(1)开关闭合时，R 被短路，这时电路的电阻只有 R0 ，电路消耗的电功率为 P0= U2/R0 开关断开时，这时电路的电阻 R 和 R0 串联，电路消耗的电功率为
36、P= U2/(R+ R0) 很明显知道 P0P 所以开关闭合时电水壶处于加热状态，开关断开时电水壶处于保温状态。 (2)开关闭合时， R 被短路， 这时电路的电阻只有 R0 ， 电路消耗的电功率为加热功率 P0=1000W，这时P0=U2/R0 1000 W=U2/R0 1 开关断开时，这时电路的电阻 R 和 R0 串联，电路消耗的电功率为保温功率 P=40W 根据P= U2/(R+ R0) 40 W=U2/(R+ R0)2 额定电压 220V 频率 50Hz 容积 6L 加热功率 1000W 保温功率 40W 已知 U=220V 3 解得 R0=48.4 R=1161.6 (3)电水壶处于加
37、热状态时，t=840s 时间产生的电能为 W=P0t P0=1000W 则 W=P0t=1000W840s=8.4105J 水吸收的热量为 Q=cmt= cm(t2-t1 ) 已知 c=4.2103J(kg.)m=2kg t2=100 t1=20 则 Q吸=cmt=cm(t2-t1 )=4.2103J(kg.)2kg(100-20) =6.72105J 由Q吸/W 得电水壶的热效率为 Q吸/W=6.72105J/8.4105J=0.8=80% 13.几千年来中国的厨艺最讲究的就是“火候”二字。现在市场上流行如图所示的新型电饭锅，采用“聪明火”技术，电脑智能控温、控压，智能化控制食物在不同时间段
38、的温度，以得到最佳的口感和营养，其简化电路如图甲所示。R1和 R2均为电热丝，S 是自动控制开关。把电饭锅接入 220V 的电路中，用电饭锅的“聪明火”煮米饭，电饭锅工作时的电流随时间变化的图像如图乙所示。 (1)求电热丝 R2的阻值(计算结果保留一位小数)； (2)这个电饭锅在 015min 内把质量为 1.1kg 的米饭由 20加热到 100，求电饭锅在这段时间内加热的效率。c米饭=4.2103J/(kg)。 【答案】(1)73.3(2)70% 【解析】(1)当开关 S 闭合时，电路中只有 R2工作，从乙图可知通过 R2的电流 I3A。 3 .733A220V=2IUR (2)米饭吸收的热
39、量 Qcmt4.2103J/(kg)1.1kg(10020)3.696105J 电饭锅在 015min 内消耗的电能 WW1W2UI1t1UI2t2 220V3A1060s220V2A560s5.28105J 电饭锅加热的效率 S R2 R1 220V 0 1 2 3 5 10 15 20 25 30 t/min I/A 乙 甲 %70=J105.28J103.696=55WQ 14.如甲图所示的电压力锅，集压力锅、电饭锅的优点于一体，省时节电，热效率高。电压力锅工作原理如图乙，已知 R2的电阻值为 48.4，单独闭合开关 S1时，压力锅的功率为 80W。 (1)单独闭合开关 S1时，电压力锅
40、处于状态(选填“保温”或“加热”)。 (2)R1的电阻是多少？ (3)同时闭合开关 S1和 S2，电压力锅工作 1min 消耗的电能是多少？ 【答案】(1)单独闭合开关 S1时，电压力锅处于保温状态 (2)R1的电阻是 605 (3)同时闭合开关 S1和 S2，电压力锅工作 1min 消耗的电能是 6.48104J 【解析】(1)由电路图可知，单独闭合开关 S1时，只有电阻 R1接入电路，电路功率较小，电压力锅处于保温状态； (2)由 P=U2/R 可知， 电阻 R1的阻值：R1=U2/P1=605； (3)电阻 R2的功率：P2= U2/R2=1000W， 同时闭合开关 S1和 S2，电压力
41、锅工作 1min 消耗的电能： W=(P1+P2)t=(80W+1000W)60s=6.48104J。 15.(2019 齐齐哈尔齐齐哈尔)如图甲是文文同学家新买的一台冷暖空调扇，其内部简化电路如图乙所示，R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为 110，M 是电动机。开关 S1闭合后，当 S2接 1、2 时吹冷风；当 S2接 2、3 时吹温风；当 S2接 3、4 时吹热风，此时空调扇的总功率为 1100W已知：电源电压为 220V，c冰2.1103J/(kg)。求： (1)吹冷风时，在空调扇内加入冰袋会使吹出的风温度变低，若冰袋内冰的质量为 lkg，温度从16升高到一 6时，冰从周围吸收的热量是
42、多少？ (2)吹冷风时，电动机正常工作 1h 消耗的电能为 0.11kWh，此时通过电动机的电流是多少？ (3)吹热风时，R2的电阻是多少？ S2 R2 R1 S1 220V 乙 甲 【答案】(1)吹冷风时，冰从周围吸收的热量是 2.1104J； (2)吹冷风时，通过电动机的电流是 0.5A； (3)吹热风时，R2的电阻是 88。 【解析】(1)冰吸收的热量为： Q吸c冰m冰t2.1103J/(kg)1kg6(16)2.1104J； (2)开关 S1闭合后，当 S2接 1、2 时吹冷风，此时只有电动机工作， 由 WUIt 可得，通过电动机的电流为： I冷0.5A； (3)电动机的功率为： P电动机0.11kW110W， 当 S2接 3、4 时吹热风，此时电动机、R1、R2并联， 因并联电路各支路两端的电压相等， 则 R1消耗的功率： P1440W， 已知此时空调扇的总功率为 1100W，则消耗 R2的功率为： P2PP电动机P11100W110W440W550W， 由 P可得，R2的阻值为： R288。
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