电学专题11 “家用电器型”电学压轴题专题突破2019届中考物理专项复习(28页)
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1、“家用电器型”电学压轴题专题突破考点分析此专题主要是对家庭中常用的各种用电器进行考查,主要考查的是各种家电的实际工作功率或实际电压,放热情况,及效率问题,解答此种题型应注意用电器的串,并联情况,并根据公式正确判定各种工作状态,能正确运用公式,求解相关的物理量。考点突破(1)有电路图的家电型计算题应注意观察电路,注意电路中电阻或电热丝的短路情况。且注意选择合适的公式代入计算。对于电热类家电如:电饭煲,电热水壶,饮水机等发热家电应注意电阻丝或发热电阻的串、并联情况的变化对电热器的功率的影响,即应注意“高”、 “低”, “中”不同的档位时电路中的电流,电压的分配,及电阻的发热功率情况。另外应注意保温
2、与正常发热情况下电路中不同的连结方式。一般来说电路中串联的电阻越多,电路中电流越小,此时的总功率越小通常此时为保温状态,而并联时或串联电路中连入电阻越少时,电路中总电流越大,此时电路中的总功率越大,此时通常为加热状态。注:对于多挡位电热器,判断电热器的挡位时,应根据 P=U2/R,电源电压通常为 220V,当多个电热丝串联时,电路中电阻最大,此时电路的总功率最小,此时通常为“低温挡”,或处于电热器的“保温状态”;当多个电热丝并联时,电路中的总电阻最小,电路中的总功率最大,所以此时通常电路为“高温挡”工作状态或处于“加热状态” ,当只有一个电阻丝工作时,电路中的总功率即不是最大值也不是最小值,此
3、时通常为“中温挡”工作状态。当需要计算发热类家电的工作效率时,应注意正确计算出水需要吸收的热量及消耗的电能然后再相比即为工作效率。对于做功类家电如,电动自行车,洗衣机等应注意电流做功及消耗的电能的计算必须首先选择正确的公式及单位的通一,且在求电动机的效率时要正确确定 W 有 及 W 额 一般来说消耗的电能总量为 W 总 。(5)力、热、电综合计算题的关键问题在于能量之间存在转化,在能量转化的过程中,必然涉及转化效率,因此力、热、电综合的核心问题实质就是效率问题。(6)对于输电类电学题要注意,电流通过导线时存在电能损失,如用电高峰灯较暗的原因是:用电高峰用电器数目较多,导致电路中总电阻减小,使干
4、路导线中通过的电流增大,根据 U=IR 可知,导线分压增加,从而使用电器两端的电压减小,根据 P=I2R 可知,此时灯泡的实际功率变小,所以灯发光较暗。【核心公式】1热机效率: 100% 100%(内能转化为机械能)WQ放 Fsmq2电热器效率: 100% 100%(电能转化为内能)Q吸W电 cmtPt3电动机效率: 100% 100%(电能转化为机械能)W牵W电 FsPt考点典例例 1:(2018 山东东营中考)多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能,深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。 ( 水 =1103kg/m3,c 水 =4.2103J/(kg) ,g=10Nkg)(1
5、)开关 S1、 S2 处于什么状态,养生壶为高温档,说明判断依据;(2)求 R1 的阻值;(3)养生壶处于低温档工作时,求电路中的电流大小;(4)在标准大气压下,使用高温档将初温是 12的一壶水烧开,若养生壶高温档加热效率为 80%,求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。R2BAR1S2S1220V甲 乙【答案】 (1)高温档 (2)88(3)1.25A (4)420s(1)当开关 S1 闭合,S 2 接 B 时,为高温档。因为当开关 S1 闭合,S 2接 B 时,电阻 R1、R 2 并联,电路中的总电阻最小,总功率最大,所以此状态为高温档-(2)当 S2 断开,S 1 闭合时,只有电阻 R1
6、 接入电路,养生壶处于中温档。由 P=UI 得,正常工作时通过 R1的电流为: ,由 得,R 1 的阻值为: -AVUPI5.20WUI 85.201AVIUR(3)由 P=UI 得,养生壶在低温档工作时电路中的电流为: VUP07W低低(4)水的质量:m=V=110 3kg/m3110-3m3=1kg 水吸收的热量:Q 吸 =cm(t-t0)=4.2103J/(kg)1kg(100-12)=3.69610 5J 由: ,W =Pt 得:烧开一壶水需要的时间为:吸项 目 参 数电源电压(V) 220低温档功率(W )275中温档功率(W )550高温档功率(W )1100容积(L) 1。sWJ
7、PQt4208.106935吸 例 2:(2018 山西中考试题)在物理综合实践活动中,小明和小亮合作测量电磁灶的加热效率。他们关闭家中的其他用电器,只让电磁灶接入电路中烧水,水的质量为 2kg。小明负责观察电能表(如图) ,小亮负责用温度计测量水的温度。5min 电能表上的转盘转了 200r,水的温度恰好升高了 50。求解下列问题:(1)水吸收的热量是多少? 34.210J/(kg)c水 (2)电磁灶的实际功率是多少?(3)电磁灶烧水的功率是多少?【答案】 (1)4.210 3J (2)2000W (3)70%。(1)水吸收的热量 3 54.0/(kg)504.21JQcmt吸 (2)电磁灶
8、消耗的电能 62.1JW(3)电磁灶的实际功率 (3)电磁灶烧水的效率 520WsPt 54.210J7%6QW吸例 3:(2018 江苏连云港中考 )某同学设计的电饭锅具有煮饭和保温两种功能,电路如图所示,闭合开关S1、S 2,刚开始触点 D 与 E 接触,随着锅内温度升高,热敏电阻 R 阻值减小,继电器内电流增大,当锅内温度达到 103时电磁铁吸合衔铁,使触点 D 脱开 E 改与 F 接触;当锅内温度低于 50时电磁铁松开衔铁,触点 D 再次与 E 接触。已知电饭锅工作电压为 220V,R 1=44,R 0 为定值电阻,控制电路消耗的功率忽略不计。求:(1)电饭锅煮饭时消耗的电功率;(2)
9、要在保温时保持锅内温度不变,假设此时电饭锅散热功率恒为 110W,则电路中 R2 的阻值应为多大;(3)要给电路加一个保温工作指示灯,则指示灯应该放在图中甲或乙的哪个位置,该指示灯电阻的阻值应具备怎样的特点。【答案】 (1)1100W (2)396 (3)乙 ,电阻大。解析(1)电饭锅煮饭时只 R1 连入电路,此时电路消的电功率 P=U2/R=(220V ) 2/44=1100W.(2)保温时,R 1 与 R2 串联,由题意此时 P 保 =110W,此时电路的总电阻 R 总 =U2/P 保 =(220V )2/110W=440;此时电阻 R2=44044=396.(3)因保温时电阻 R1 和
10、R2 同时工作,所以加一个保温指示灯,应加在乙处当指示灯工作时表明 R1 与 R2同时工作,此时电路处于保温状态;要使通过指示灯的电流较小,应该加一个电阻较大的指示灯。例 4:(2017 重庆中考)小明家的电钣锅如图甲所示,额定电压为 220V, “翥饭”时额定功率为 1210W,简化电路如图乙所示,S 1 为温控开关,发热电阻 R1 与 R2 的阻值不随温度变化,电阻 R2 在“保温”状态与“煮饭”时的功率之比为 1:16,求:(1)正常“翥饭”状态,通过电饭锅的电流为多少 A?(2)电阻 R1 的阻值为多少 ?(3)某天傍晚,小明关闭家里其它用电器,只让“保温”状态的电饭锅工作,发现自家电
11、能表如丙所示,指示灯每闪烁 4 次所用的时间为 48s,则 R2 两端的实际电压为多少伏?【答案】 (1)5.5A(2)120(3)50V 。【解析】(1)正常“翥饭” 状态,开关 S、S 1 闭合,电路中只有 R2 工作,功率最大为“翥饭”时的额定功率:P1=1210W,此时通过电饭锅的电流 I=P1/U=1210W/220V=5.5A,由 P=U2/R 可得 R2=U2/P1=(220V )2/1210W=40。(2)闭合开关 S 断开开关 S1 时,电路为 R1、R 2 串联,电路中的功率最小,为“保温”状态,P2/P1=I22R2/I12R2=I22/I12=1/16,因为 I1=5.
12、5A 所以 I2=1.375A,则 R1=(U/I 2)R 2=(220V/1.375A)40=120。(3)由电能表的参数可知,电路中每消耗 1kw.h 时的电能指示灯闪烁 1200 次,当指示灯闪烁 4 次时,消耗的电能为 W=4(1/1200) 3.6106J=12000J,电饭锅的功率 P=W/t=12000J/48s=250W,根据 P=I2R,因为P=250W 而 R 总 =120+40=160 代入以上数据可得电源的实际电压 U 实 =200V,又由串联分压公式可得:U1/U2=R1/R2=120/40 可解得:U 2=50V。名师点晴(1)很多电热器具有“高温挡”和“ 低温挡”
13、,根据 P=U2/R 知,当 U 一定时,电阻越大,电功率越小,电阻越小,电功率越大,所以“高温挡”总电阻最小, “低温挡”总电阻最大。(2)两挡位的控制开关短路式:如下图甲所示,当开关闭合时,有一个电阻被短路,只有一个电阻工作,此时为“高温挡” ;开关断开时,两个电阻串联,电阻增大,电热器的功率减小,此时为“低温挡”。单刀双掷式:主要工作电阻在干路上,一支路为导线,另一支路为附加电阻,如图乙所示,当开关掷向导线支路时,只有主电阻工作,此时为“高温挡”;当开关掷向附加电阻所在支路时,两电阻串联为“低温挡”。多挡问题:两个电阻串联时为“低温挡”,单独使用一个电阻时为“中温挡”,两电阻并联时为“
14、高温挡”。例 5:(2018 重庆中考)小峻家中有一个浴足盆,其部分名牌信息如下图表格所示,图乙为浴足盆的工作电路,R 1、R 2 均为电热丝,当开关 S 接 a、b 触点时,浴足盆的挡位不同求:( 1)额定加热电流?(2)R1 和 R2 的阻值各为多少欧?(3)在用电高峰期,小峻关闭家中其它用电器,只让浴足盆通电,使其处于加热状态 1min,电能表(如图丙所示)的转盘转了 30r,则浴足盆加热的实际电功率为多少瓦?型号 MLJY01额定电压 220V额定加热功率 880W额定保温功率 100W【答案】 (1)4A (2)429, 55 (3)600W。【解析】(1)由 P=UI 可得,额定加
15、热电流 I=P/U=880W/220V=4A.(2)由图乙可知,当开关 S 接 b 触点时是加热挡,电阻 R2 接入电路,由 P=U2/R 可得 R2=U2/P=(220V)2/880W=55. 当开关 S 接 a 触点时,是保温挡,电阻 R1 与 R2 串联接入电路,则 R 总 =(220V)2/100W=484,所以 R1=48455=429.(3)电能表参数是 3000r/kw.h 则 W=30r/3000r/kw.h=0.01kw.h=3.6104J,则浴足盆加热的实际电功率为 P 实=W/t=3.6104J/60s=600W.【点睛】此题考查电路的识图与简单的电学计算的知识,解答此题
16、的关键是:识别当 S 分别接 a、b 时,电路的连接情况,根据 P=U2/R 确定浴足盆的加热与保温对应的电阻的连接情况,再根据 I=P/U 及 R=U2/P可求解加热电流与两个电阻值。解答第(3)问时,根据电表的信息并利用题中所给出的信息,求出表盘转过 30r 所消耗的电能,然后据 P=W/t 可求解浴足盆加热的实际功率。例 6:(2018 安徽中考):一般家用电钣锅工作时有两种状态,分别是煮饭过程的加热和米饭煮熟后的保温状态,图示为该种电钣锅的电路原理图,图中 R1 是一个电阻,R 2 是加热用的电阻丝,U 为电源电压(R 1 和 R2 的阻值不受温度影响) (1)请分析论证:当开关 S
17、闭合时,电饭锅处于加热状态;(2)要使R2 在保温状态时的功率是加热状态的 1/9,求 R1/R2 的值?【答案】 (见解析的分析部分) (2)2.【解析】(1)当开关 S 断开时,R 1 和 R2 串联,电路中的电流 I1=U/R1+R2,此时 R2 的电功率为:P=I12R2=(U/R 1+R2) 2R2,当开关 S 闭合时,R 1 被短路,此时电路电流 I2=U/R2,此时 R2 的功率P2=I22R2=(U/R2)2R2,因为 P1P 2,所以当开关 S 闭合时,电饭锅处于加热状态。(2)要使 P1=P2/9,则有:(U/R 1+R2)R 2=1/9(U/R2)2R2,可解得 R1/R
18、2=2.【点睛】此题应分析开关不同状态下电路中用电器的连接情况,求出两种情况下的电流,对比两种情况下电功率的大小,电功率越大的是加热状态。根据功率比值可求出电阻的比值。例 7:(2017 江西中考)如图 17 所示,是某家用电热水壶内部的电路简化结构图,其中 R1、R 2 为阻值相等的电热丝,有图 18 甲、乙、丙、丁四种不同的连接方式,该电热水壶加热有高温、中温、低温三挡,中温挡的额定功率为 500W,求(1)电热水壶调至中温挡正常加热,将 2kg 温度为 300C 的水烧开(标准大气压下)需要 20min,水所吸收的热量及电热水壶的效率?( 2)电热水壶高温挡的额定功率?(3)若某次电热水
19、壶用高温挡加热 0.1h,耗电 0.09kw.h 通过计算判断此时电热水壶是否正常工作。【答案】(1)98% (2)1000W (3)电热水壶非正常工作。【解析】(1)Q 吸 = cm(t-t0)=4.2103J/(kg.0C) 2Kg700C=5.88105J, 当 中 温 挡 工 作 时 , t=1200s 则 =( Q 吸/W) 100%=5.88105J/P 中 t=98%.(2)中温挡是 R1 工作,高温挡是两等值的电阻并联, R 并 =R1/2,根据 P=U2/R 故 P 高 =2P 中=2500W=1000W。(3)P 实 =W 实 /t=0.09kW .h/0.1h=0.9kW
20、=900W1000W 所以电热非正常工作。点评与总结 家庭电路电压一定,由 P=U2/R 可知:电路中电阻最大,即两电阻串联,电路的电功率最小,此时电热水壶处于低温挡;电路中的电阻最小,即两电阻并联时,电路的电功率最大,此时电热水壶处于高温挡;电路中的电阻介于最大与最小之间,即一个电阻连入电路时,电路中的电功率处于最大和最小之间,此时电热水壶处于中温挡。例 8:(2017 哈尔滨中考)在家庭实验中,小聪学习使用电熨斗,如图为一款有“高温”、 “低温”两挡的家用电熨斗,部分参数见下表:额定电压 220V高温挡额定功率 1500W低温挡额定功率 500W整体质量 1.2kg请回答:(1)电熨斗平放
21、在水平桌面上,它与桌面的接触面积为 9.810-3m2,则电熨斗对桌面的压强有多大?(g=9.8N/kg) (2)使用 “高温挡“时,通过电熨斗的电流是多少?(结果保留一位)(3)电熨斗在一次使用中, “高温挡”工作累计 30min, “低温挡”工作累计 15min,求此次使用中一共消耗多少电能?【答案】 (1)1200Pa(2)6.8A (3)3.1510 6J【解析】(1)电熨斗对地面的压强 P=F/S=mg/S=(1.2kg9.8N/kg)/9.810-3m2=1200Pa.(2)由表格可以知道,高温挡额定功率 P 高 =1500W,U 额 =220V,根据 P=UI,使用高温挡时电熨斗
22、中的电流I 高 =P 高 /U 额 =1500W/220V=6.8A。(3)根据 P=W/t,高挡工作时消耗的电能 W 高 =P 高 t 高 =1500W3060s=2.7106J,低温挡工作时消耗的电能W 低 =P 低 t 低 =500W1560s=4.5105J;此次消耗的总电能 W 总 =W 高 +W 低 =2.7106J+4.5105J=3.15106J。例 9:(2018 河北中考预测试题 )养生壶是一种用于养生保健的可以烹饮的容器,类似于电水壶,其最大的特点是采用一种新型的电加热材料,通过高温把电热膜电子浆料(金属化合物)喷涂在玻璃表面形成面状电阻,在两端制作银电极,通电后产生热量
23、把壶内的水加热。阿坚家买了一个养生壶如图甲所示,其铭牌如表所示。(1)该养生壶正常工作时,面状电阻的阻值多少?(2)若壶内装有 2 L 温度为 20 的水,在一个标准大气压下,将水烧开,此过程中水吸收的热量是多少?(c 水 =4.2103 J/(kg)、1 L= 110-3 m3)(3)阿坚关闭了家中的其他所有用电器,只用该壶在加热过程中家用电能表(图乙)的转盘 5 min 内转了 300 转,此过程中养生壶消耗的电能和实际电功率各是多少?【答案】(1)40。(2)6.72 105J (3)0.1kW.h, 1200W(1.2kW).【解析】(1)由 R=U2/P=(220V) 2/1210W
24、=40,(2)先根据所给的水的体积 V=2L=210-3m3 再根据 m=V=1.0103kg/m3210-3m3=2kg;在一个标准大气压下水的沸点为 1000C,则水吸收的热量 Q 吸 =cm(t-t0)=4.2103J/(kg.0C) 2Kg800C=6.72105J.(3)此过程中养生壶消耗的电能:W= kW.h=0.1kW.h 则对应的实际功率 P= 。点评:此题度难为中等, (1)考查了电阻的基本计算公式,根据额定电压与额定功率求电阻的公式必须熟记它是电学计算中最常用的求电阻的公式;(2)此问中主要是体积转换为质量时对 L 和 m3 之间的关系必须熟记,这是热量计算中常用的单位转换
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