初2021级中考物理专题突破4：电学、电热、力电综合计算

2021中考物理计算：电热力综合压轴型1. 太阳能热水器的电脑芯片可以通过“水位水温传感器”的电阻变化来检测水位和水温变化，从而自动控制进水、加热等．某型号的太阳能热水器的“水位水温传感器”有红、蓝、白、绿四根不同颜色的引出线，其内部结构示意图如图1，其中的水位传感器利用不纯净的水能导电的性质来工作．问：（1）当水箱内的水面由图1的C处降低到D处时，红、蓝两线间的电阻变化了多少kΩ？（四个电阻阻值都等于10kΩ，水箱内A、B、C、D、E、F、G、H均为裸露的金属触点，忽略水的电阻）；如果实际水位已经下降了，但它的显示屏总显示水是满的，那么水位传感器的故障原因是什么？（2）阴雨天时需要电辅助加热．已知加热功率为1500W，要把水箱里的150kg水从40℃加热到60℃，需要多长时间？[c水=4.2×103J/（kg•℃）；不计热损失]（3）张杨手头有一个维修师傅换下来的“水位水温传感器”，其热敏电阻还是好的，于是就想自制一个指针式热敏温度计，他设计的电路如图2所示．如果电路中电源电压等于l2V，定值电阻R0的阻值是2kΩ，上网查到这种热敏电阻的阻值随温度变化的关系如图3所示，那么，这个指针式热敏温度计的25℃温度刻度跟电压表多少伏的刻度对应？2. 如图是一种小鸡孵化器，其电路如图所示，在一般情况下，只需灯光照明，灯泡额定电压为12V，温度较低时，则需要加热。

电源电压为72 V，R1为定值电阻，R2为阻值可变的发热电阻丝（标有“200Ω 3A”的字样），电流表A1的量程为0～0.6 A，电流表A2的量程为0～3A，通过灯泡的电流与灯泡两端的电压关系如图所示，仅闭合S时，灯泡恰好正常发光。

求：（1）灯泡正常发光时的电阻值R L；（2） R1的阻值；（3） S、S l、S2均闭合时，电路安全的情况下R2消耗电功率的最小值和最大值。

3. 图甲的储水容器底有质量0.5kg，底面积100cm2的长方体浮桶，桶上端通过轻质弹簧与紧贴力敏电阻的轻质绝缘片A相连，距容器底0.4m处的侧壁有排水双控阀门。

专题突破4：电学、电热、力电综合计算类型1简单电路的基本计算1.如图所示电路中，电源电压保持不变，灯泡L上标有“3V0.9W”字样，且灯丝电阻保持不变。

当开关闭合，滑动变阻器的滑片在最左端时，灯泡L正常发光。

求:（1）电源电压和灯泡L的阻值；（2）调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为2V，此时滑动变阻器接入电路的阻值。

类型2图像分析计算2.小华将滑动变阻器和小灯泡串联组成了如图甲所示的调光电路，其电源电压恒为6V，小灯泡的额定电压为2.5V。

调节滑动变阻器的滑片，从a端开始向b端移动到某一位置的过程中，测出了多组电流和电压值，并绘制了如图乙所示的图像。

求:（1）滑动变阻器的最大阻值；（2）小灯泡的额定功率；（3）小灯泡正常发光10min所消耗的电能。

类型3动态电路的分析与计算类型33.如图所示电路中，电源电压恒为72V，R为定值电阻，R2为发热电阻丝改成的滑动变阻器，其上标有“300Ω 3A”的字样，电流表A1的量程为0~0.6A，电流表`A2`的量程为0~3A，灯泡上标有“12V6W”的字样。

（1）灯泡正常工作时的电流是多大?（2）当闭合S，断开`S1`、`S2`时，灯泡正常工作，则`R1`的阻值是多大?（3）S、`S1`、`S2`均闭合后，在不损坏电路元件的情况下，求电路消耗总电功率的最小值和最大值，并求出对应的`R2`的阻值。

类型4多挡位家用电器的实际电助率计算类型44.王老师家新购买了一个电烤火炉，它的工作原理图如图所示，其中`R1`和`R 2`均为加热丝，该电烤火炉有高温挡和低温挡两种挡位，铭牌如表所示。

求:（1）电烤火炉在高温挡正常工作10min所消耗的电能；（2）电阻R的阻值；（3）王老师关闭其他用电器，让电烤火炉在高温挡工作，观察到标有“2500r/kW·h”的电能表在6min内转动了250转，计算该电烤火炉高温挡的实际功率。

5.小明家的电烤箱铭牌的部分参数如图甲所示（其中高温挡的额定功率模糊不清），其简化电路如图乙所示，`R1`、`R2`均为电热丝（电阻不随温度变化）。

2021年中考物理专项复习——热学、电学综合计算专题1.（2021毕节模拟）太阳能热水器是利用太阳能来加热水的一种装置，小新同学家有一台太阳能热水器安装在离地面10 m高的屋顶上。

现需要将初温为10 ℃、质量为100 kg的水加热到60 ℃。

则：[g取10 N/kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)](1)把这些水从地面输送到屋顶的热水器中，需要对水做多少功？(2)这些水要吸收多少热量？(3)遇到阴雨天，就要改用热水器中的电辅助设备加热(加热功率为1 500 W)，若不计热损失，加热这些水需要多长时间？2.（2021孟津模拟）空气能热水器（如图甲所示）其工作原理是压缩机运转时，制冷剂汽化吸收空气中的热量，到冷凝器液化放热，释放的热量传递给水箱中的水，使水温升高。

其能效利用更高且更为环保，我国政府一直在大力推行环保政策，而空气能热水器具备很好的节能环保特性，从而得到政府部门的大力支持。

因此，空气能热水器在国内迅速发展起来。

（1）空气能属于（选填“可再生”或“不可再生”）能源。

水箱中水的温度升高，是通过方式增加了水的内能；（2）若某同学洗一次澡用水30kg，则这些水温度由20℃升高到50℃吸收的热量是多少？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]（3）图乙是某兴趣小组设计的热水温度监测模拟电路。

其中D温度传感器，通过温度计t （实质是一个量程为0～0.6A的电流表）读出温度的大小，若电源电压为9V，R0为10Ω的定值电阻，温度传感器D电阻的倒数1/R与温度的关系如图丙所示。

当温度计的示数为20℃时电路中的电流为多少安？（4）小明家的空气能热水器在实际使用中节能效果不是太理想，他经过观察发现可能是安装在阳台上的原因。

根据空气能热水器的工作原理，分析一下为什么不能安装在阳台上。

3.（2021郯城育才中学模拟）如图甲所示是一款加热杯，可以通过控制开关实现高、中，低三挡加热，其简化电路图如图乙所示，R1、R2、R3为电热丝，已知R1=202Ω，加热杯的部分参数如下表。

2021年中考物理考点提升训练——热学、电学综合计算1．（2021鞍山模拟）如图表是从某电热饮水机说明书上收集到的信息。

当开关S闭合时，饮水机处于加热状态，S断开时，饮水机处于保温状态。

为了测量它加热时的实际功率，小明断开其它所有用电器，只将该饮水机接入家庭电路中，闭合开关S，测得热水箱中的水（装满）从25℃升高到100℃，所用时间为7.5min，同时观察到家中标有“1200r/kW•h”字样的电能表转盘转过120转（r）．不考虑温度对阻值的影响；根据以上信息，求：（1）饮水机热水箱中的水从25℃升高到100℃时所吸收的热量[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。

（2）饮水机此加热过程中的热效率（η＝×100%）。

（3）饮水机加热时的实际电压。

2．（2021抚顺模拟）有一只电热水壶，其铭牌上标有“220V 1210W”的字样，不考虑温度对电阻的影响，水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），g＝10N/kg。

求：（1）它正常工作时通过电阻丝的电流有多大。

（2）它正常工作时电阻丝的电阻有多大。

（3）当实际电压为220V时，该电热水壶的效率为80%，在一标准大气压下将壶内1kg的水由20℃加热至沸腾，加热多少分钟。

3．（2021娄底模拟）学校购置了一批温热型饮水机，配置每个班级。

其电路图和铭牌如图所示。

小东查阅说明书了解到，通电后开关S和S0闭合饮水机进入加热状态；当瓶胆内水的温度被加热到90℃时，加热状态就停止，S0断开而进入保温状态；当胆内水的温度下降到60℃时，加热状态就又会自动启动。

请解答以下问题：（1）饮水机在加热状态下正常工作的电流是多大？电热丝R2的规格？（2）小东同学通过观察发现：瓶胆内装满初温20℃的水，通电后正常工作，加热状态10min 后停止，间隔15min后加热状态又启动。

求饮水机在这25min工作过程中消耗的电能和对外损失的能量是多少？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]（3）根据以上信息从物理学的角度对这种温热型饮水机进行合理评价。

中考专题：电功率、电热综合计算1．前些日子，小亮的妈妈买了一个“天际”牌自动电热水壶送给爷爷，其铭牌如右表．小亮为了给爷爷说明电热水壶的使用方法，他接水至800ml刻度，然后把壶放在加热座上，拨开开关，5min后水烧开，水壶自动断电．已知水的初温为20℃．自动电热水壶型号ZDH100B电源220V 50Hz额定功率1100W容量800ml编号H8017664（1）这壶水吸收的热量为多少？（2）烧水时家中电压为220V，求电热水壶的热效率．（3）在用电高峰，电路中的实际电压降为198V，这时电热水壶的实际功率为多大？点评：本题考查吸热公式、电功率公式以及热效率公式的应用，知识点多、联系实际生活，属于中考常见题型，从电热水壶铭牌得出相关信息是本题的关键．2．小理对家里的电磁炉进行研究，电磁炉的功率调节范围是120W～2200W，（1）小理用电磁炉将质量为2kg的水从20℃加热到100℃，消耗了0.22kw•h的电能．水吸收的热量是多少？这时电磁炉的效率是多少？（2）小理用电磁炉煮粥．先用大火将水开，后用小火煮．这段时间电功率随时间变化如图所示问第8分钟通过电磁的电流是多少？[水的比热是4.2×103J/（kg•℃），家庭电路的电压为220V]．点评：本题是一道电学与热学的综合计算题，考查了热量的计算、电磁炉的效率、电功率公式P=UI的应用，记住是kw•h电功的单位以及与焦耳（J）的关系1kw•h=3.6×106J，能从P﹣t图象得出相关信息是解本题的关键之一．3．电磁炉是一种效率较高的新型灶具，已广泛进入寻常百姓家中．小华观察到家中的电磁炉铭牌上标有“220V 2000W”、电能表铭牌上标有“220V 10（20）A 1500r/kW•h”字样．小华单独把电磁炉接入电路中，用它在5min内把1.5kg、20℃的水加热到100℃，观察到电能表转盘转了225转，则：（1）加热5min水吸收的热量是多少？（2）电磁炉工作5min实际消耗的电能是多少？（3）电磁炉实际电功率是多少？（4）比较（1）、（2）两问的计算结果，你发现什么问题？如何解释？（5）根据电磁炉的铭牌说明与（3）问的计算结果，你发现什么问题？如何解释？4．如图是研究电流热效应的实验装置图．两个相同的烧瓶中均装入0.1kg的煤油，烧瓶A中电阻丝的阻值为4Ω，烧瓶B中的电阻丝标识已看不清楚．当闭合开关，经过210s的时间，烧瓶A中的煤油温度由20℃升高到24℃，烧瓶B中的煤油温度由20℃升高到22℃．假设电阻丝产生的热量全部被煤油吸收，电阻丝的阻值不随温度变化，电源电压保持不变，已知煤油的比热容c=2.1×103J/（kg•℃）．求：（1）在此过程中烧瓶A中煤油吸收的热量；（2）烧瓶B中电阻丝的阻值；（3）电源的电压及电路消耗的总功率．点评：本题考查了学生对密度公式、吸热公式、欧姆定律、电功率公式、焦耳定律公式的掌握和运用，是一道电学与热学的综合应用题，属于难题．5．某电水壶的铭牌信息如图1所示，电水壶在标准大气压下工作．[c水=4.2×103J（kg•℃）]（1）电水壶装满初温为20℃的水时，在额定电压下将水烧开用了7min．求：①水吸收的热量是多少？②电水壶烧水过程中的能量转化效率是多少？（2）农村电网改造前，用电高峰时电压会下降l0%．求：这时电水壶的实际功率P0．（电阻不随温度改变）（3）为使电水壶的功率在用电高峰时仍能达到2000W，甲、乙两位同学对电水壶的电路进行了改造，在原电阻丝R1两端并联一个电阻丝R2，如图2所示，并分别推导出了R2的表达式．甲同学：R2=乙同学：R2=请你指出哪个表达式是错误的，并分析若用此电阻丝来改造电水壶的结果．点评：本题是一道电学和热学的综合计算题，难点在于对两个表达式的判断，实质是让同学推导R2的表达式，两种解法用的依据不同；乙同学在推导时用错了并联电阻的特点，导致表达式错误，不易看出，要细心！6．小明家的电热饮水机，有加热和保温两种工作状态，饮水机热水箱内水温达到92℃时开关S1自动断开，热水箱水量额定电压加热时功率保温时功率2kg 220V 440W 40W（1）求电阻R1的阻值；（2）求正常加热时通过饮水机的电流；（3）在无人取水情况下，饮水机重新加热一次的时间为5min．加热一次消耗的电能是多少？重新加热前的水温t是多少？（不计能量损失，c水=4.2×103J/（kg•℃））7．如图是一条电热毯电路的示意图，R0是发热电阻丝，R是串联在电路中的分压电阻，S是温控开关．电热毯铭牌上标有“220V 40W”字样．不考虑温度对电阻值的影响．（1）求发热电阻丝R0的阻值．（2）当电热毯处于低温档时，开关S应处于什么状态？为什么？（3）当电热毯处于低温档时，电路中的电流为0.1A，求在1min内电热毯消耗的电能和电阻R0产生的热量．8．（2013•资阳）小明家新购置了一台电热水器，电热水器的铭牌如图甲所示．若自来水的温度是20℃，加满水后，小明将温控开关调到如图乙所示的位置．接通电源，加热指示灯亮，当水温达到设定温度时，加热指示灯熄灭．请你帮助小明解答下列问题：（1）电热水器正常工作时，其发热电阻丝的电阻为多少？（2）加热指示灯从亮到灭的过程中，热水器中的水一共吸收多少热量？（3）若在晚间用电高峰时，电路的实际电压只有198V，热水器加热的效率为80%，从接通电源到指示灯熄灭需要多少时间？[C水=4.2×103J/（kg•℃），不考虑发热电阻丝的电阻随温度变化，最后结果保留一位小数]．9．小强的爸爸从国外带回一个电热水壶，铭牌上的几个参数翻译过来后如下表．（1）该电热水壶中发热体的电阻为多少Ω；若接在我国的家庭电路中，并能使它正常工作，那么应该在它的外部串联一个多大的电阻．（2）某天用电高峰的时候，小强将改装好的电热水壶装满温度为28℃的水，用了11min 40s的时间才将水烧开（当时的气压为标准大气压），那么电热水壶（串联在外的电阻不包括在内）实际消耗的功率是多少？点评：本题考查已知额定电压和额定功率求电阻和电流，以及求串联电路的分压问题，还有求水的质量和吸收热量以及实际功率的问题．××牌电热水壶额定电压220V额定功率2000W电源频率50Hz容量 1.2L上面是某电热水壶的铭牌．要将lL 20℃的水烧开（在标准大气压下），此电热水壶需正常工作3min 20s的时间．则：（1）水吸收的热量是多少？（2）电热水壶消耗多少电能？（3）电热水壶的热效率是多少？点评：本题考查吸热公式、电功公式以及热效率公式的应用，此题的关键是计算水吸收的热量，最易出错的地方是电热水壶的容积，本题水的体积不是壶的容积，这个地方是题目设计的陷阱．11．天然气灶是利用燃烧天然气获得热量的炉具，而电磁炉是新一代消耗电能获得热量的智能炉具．为了比较两种炉具的性能，小杰同学进行了相关调查，得到的有关数据见表．如果小杰家每天做饭、烧水所需热量为8.0×106J．（1）若这些热量靠天然气灶提供，需要燃烧多少天然气？（热值用q表示）（2）若这些热量靠电磁炉提供时电磁炉正常工作了90min，该电磁炉的热效率是多少？（3）通过计算说明使用哪种炉具更省钱？（4）若小杰家的进户线上装有一空气开关，当电流达到20A时，空气开关将自动“跳闸”切断电流．当该电磁炉正常工作时，小杰家中还可以接入的用电器最大功率是多少？点评：本题考查电功与电热的计算，能量的利用效率，电功率的计算以及安全用电．电学热学综合计算题专练小明家装有一台储水式热水器，其铭牌如下。

电功与热量的综合计算一、综合题1. 我国北方冬天比较寒冷，好多家庭安装了一种利用电来取暖的床﹣﹣“韩式电热坑”．其工作电路可简化为以下列图，其中K为保护开关，平常处于闭合状态，当温度高出某一警戒温度时自动断开，扇形导体S为旋转型选档开关，可绕0点旋转，每次都和相邻的两触点同时接触，进而实现关、低、中、高四个档位的变换（档位序次未知，电功率越大档位越高）．小明在家里利用所学的物理知识来测量该电热炕的电功率．他先关闭家里其他所有的用电器，尔后将S 旋转到与触点1、2连接，观察发现家里标有“3000r/（kW•h）”的电能表的转盘在1min内恰巧转了20转．已知R1和R2是发热电阻，R2的阻值是R1的2倍，其他电阻忽略不计，小明家电压恒为220V．完成以下问题：（1）当S与触点1、2接触时，电热炕功率是多少？（2）当电热坑处于低档时，电路中经过O点的电流是多少？（3）当该电热炕处于低档，且正常工作30min，所耗资的电能可使1.8L水从25℃高升到多少摄氏度？[无热损失，c水=4.2×103J/（kg•℃），结果保留1位小数] 2. 以下列图是描述电磁炉原理的表示图．炉子的内部有一个金属线圈，当电流经过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不停变化的，这个变化的磁场又会引起放在电磁炉上面的铁质锅底内产生感觉电流，由于锅底有电阻，感觉电流又会在锅底产生热效应，这些热能便能起到加热物体的作用．由于电磁炉是以电磁感觉产生电流，利用电热效应产生热量，因此不是所有的锅或器具都适用．对于锅的选择，方法很简单，只要锅底能吸住磁铁的就能用．适合放在电磁炉上烹饪的器拥有：不锈钢锅（壶）、平底铁锅；不适用的有：陶瓷锅（壶）、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅（壶）、铜锅（壶）等。

现找到某一电磁炉的规格如表所示。

型号JYC～15B额定电压220V额定功率1500W温度调治范围70℃～150℃机体尺寸340×310×65（mm）净重约3.5kg（1）在电磁炉加热食品的过程中涉及到的物理原理有（回答2个即可）a、________；b、________。

题型之四力、热、电综合题该题型一般以生产生活中的设备为载体，从力、热、电的角度，设置并列式或递进式的问题，利用表格和铭牌提供信息，知识跨度大，综合性强，难度高.解题过程中，应结合题中条件，联系对应的物理模型，选择恰当的公式分析求解.（2014·潍坊）小明家的电热水壶具有自动加水和加热两种功能.其装置如图所示，烧水时，先按一下加水按钮，自吸泵把水从水桶抽到壶内，当壶内水位达到规定容量时，自吸泵自动停止抽水；再按一下加热按钮，加热装置将对壶内的水加热，当水沸腾时，加热装置自动停止加热，已知水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃），水的密度ρ水=1.0×103kg/m3，g取10 N/kg，电热水壶的铭牌数据如表.自吸泵将1.2 L水提升0.5 m消耗的电能.（2）电热水壶正常工作时，把1.2 L水从20 ℃加热到100 ℃用的时间是 6min，求电热水壶的热效率.点拨：解题时应注意能量的转化方向.题中，自吸泵抽水，电能转化为机械能，有W电η1=W机；电热水壶烧水时，电能转化为热能，有W电η2=W热.1.奥运场馆“鸟巢”的主体钢结构质量为4.2×105kg，靠自身的24根钢柱支撑.已知c水=4.2 ×103 J/（kg·℃），g取10 N/kg.（1）若每根钢柱的横截面积为1.5 m2，则平均每根柱子承受的压强有多大？（2）若功率为1 000 kW的太阳能供电系统为“水立方”连续工作5 h，可得到多少焦耳的电能？如果这些电能有42%转化为水的内能，可使游泳池里200 t的水温度升高多少℃？2.爸爸买了一个水族箱，箱内装有55 cm深的水.打开装饰用照明灯后，显得水清草碧，特别美丽.水族箱的铭牌如表所示.求：（1）距水箱底部15 cm处的鱼受到水的压强.（2）如果电加热棒的加热效率为90%，若将水族箱里的水由25 ℃加热到30 ℃，两只加热棒同时加热，需要加热多长时间?（水族箱内其他物体的体积和吸热情况忽略不计）［g取10 N／kg，ρ水=1.0×103 kg／m3，c水＝4.2×103 J／（kg·℃）］3.（2014·云南）如图甲是小明同学家购买的微电脑控温电茶壶，具有自动抽水，煮水，显示水温.控温等功能，使用十分方便.据查，该产品额定电压为220 V，额定总功率1 210 W，煮水时功率1 200 W，茶壶容量1.0 L，水的比热容c水=4.2×103 J/（kg·℃）.(1)将550 ml的纯净水从桶中提升0.6 m,求电动机对水所做的功.(2)利用“煮水档”将550 mL的水加热4 min的实验数如下表，请计算0-3 min的能量损失.(3)根据表中数据在图乙中作出水被加热的“温度-时间”图像，并分析0-0.5 min温度上。