四川省达州市2020年中考物理二轮复习计算题03类型三电热计算题型突破课件

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四川省达州市2020年中考物理二轮复习计算题03类型三电热计算题型突破课件

类型3 电热计算 1.某型号电热水瓶具有加热、保温、电动出水及干烧断电功能。其简化电路如图所示,S 1 是壶底温控开关,通常闭合,当壶底发热盘的温度达到120℃自动断开;S 2 是壶壁温控开关,按下时对水加热,水烧开后自动断开,电热水瓶处于保温状态;S 3 是电动出水开关,按下时闭合,电磁泵将水抽出。已知电热水瓶保温功率为50W,加热功率为1000W。 (1)电热水瓶处于保温状态且不抽水时,电路中的电阻是多大? (2)闭合S 3 ,电磁泵两端电压为12V,已知R 3 阻值为200Ω, 求电磁泵的电功率。 (3)若水烧开后,S 2 没有自动断开,则瓶里的水烧干后,经过多长时间,S 1 才会断开?[已知发热盘的质量为0.5kg,比热容为0.5×10 3 J/(kg·℃)。设水烧干瞬间,发热盘的温度为110℃,不计热损失] 解:(1)闭合开关S 1 和S 2 ,电阻R 1 和R 2 并联,处于加热状态;只闭合开关S 1 时,只有电阻R 2 工作,处于保温状态;只闭合开关S 1 和S 3 时,电磁泵和电阻R 3 串联,电磁泵将水抽出,电动机工作。 电热水瓶处于保温状态且不抽水时,只有电阻R 2 工作,根据P=U 2 / R可得,电路中的电阻:R 2 =U 2 / P 保温 =(220V) 2 / 50W=968Ω; (2)闭合S 1 、S 3 时,电磁泵和电阻R 3 串联,已知此时电磁泵两端电压为12V, 则电阻R3两端的电压:U 3 =U-U 泵 =220V-12V=208V, 这一支路的电流:I=U 3 / R 3 =208V / 200Ω=1.04A, 则电磁泵的电功率:P 泵 =U 泵 I=12V×1.04A=12.48W; (3)瓶里的水烧干后,发热盘吸收的热量:Q 吸 =cm(t-t 0 )=0.5×10 3 J/(kg·℃)×0.5kg×(120℃-110℃)=2500J, 瓶里的水烧开后,S 2 没有自动断开(仍然是加热状态),不计热损失,电流产生的热量全部被发热盘吸收,即W=Q 放 =Q 吸 , 由P=W / t可得,水烧干后到S 1 断开所需的时间:t=W / P 加热 =Q 吸 / P 加热 =2500J / 1000W=2.5s。 2.小明家某型号电热加湿器的原理图如图甲所示,R 1 、R 2 都是发热电阻,不考虑温度对电阻的影响,且R 2 =3R 1 ;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 高挡发热功率/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”“低挡”或“高挡”); (2)求电热加湿器中R 1 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的功率与时间图像如图乙所示,如果电阻R 1 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摄氏度?[计算结果保留整数,水的比热容为4.2×10 3 J/(kg·℃)] (4)某一天,小明断开家中其他所有用电器,只接通加湿器在低挡加热,发现家中3000revs/(kW·h)的电能表转盘在400s内转了27r,求此时电阻R 2 的实际功率。 关 解:(2)由图甲知,开关S接 “ 3、4 ” 触点时,电路为R 1 的简单电路,电路的总电阻最小,电源的电压一定,由P=U 2 / R可知,电热加湿器的功率最大,处于高挡,则电热加湿器中R 1 的阻值:R 1 =U 2 / P 高 =(220V) 2 / 400W=121Ω; (3)由图乙知,工作30min时,其中高挡工作时间为10min,低挡工作时间为20min, 由P=W / t可得,在高挡正常工作时消耗的电能: W 高 =P 高 t 高 =400W×10×60s=2.4×10 5 J, 如果电阻R 1 在此次高挡加热时产生的热量全部被水吸收,即Q 吸 =W 高 =2.4×10 5 J, 由Q 吸 =cmΔt可得,水升高的温度:Δt=Q 吸 / cm=2.4×10 5 J /( 4.2×10 3 J/(kg·℃) ) ×3kg≈19℃; (4)加湿器在400s内消耗的电能: W=27 / 3000kW·h=0.009kW·h=3.24×10 4 J, 加湿器在低挡加热的实际功率:P′ 低 =W / t=3.24×10 4 J / 400s=81W, 由图甲知,开关S接 “ 2、3 ” 触点时,R 1 、R 2 串联,电路的总电阻最大,电热加湿器的功率最小,处于低挡, 由P=I 2 R可得,电路中的电流: ,此时电阻R 2 的实际功率: P 2 =I 2 R 2 =I 2 ×3R 1 =(9 / 22A) 2 ×3×121Ω=60.75W。 3.一般热水器由加热系统、测温系统和控水系统组成。某台电热水器铭牌部分信息已经模糊,如表所示,其测温系统可以简化为如图甲所示的电路,电源电压为9V恒定电源,R 1 为4Ω定值电阻,R 2 为热敏电阻,其阻值随温度变化的关系如图乙所示。 额定功率 额定电压 220V 水箱容积 60L 建议使用人数 3~4 (1)为估算电热水器的额定功率,关闭其他用电器,让热水器正常工作1min,观察电能表,如图丙所示,转动了150r,消耗电能 kW·h,则该电热水器的额定功率是 W。 (2)若已装满水的水箱温度显示75℃时突然停电,但不停水。现有4人要洗浴,正值秋冬季节,需用40℃热水洗浴,通过控水系统将10℃冷水和水箱中热水进行调配,请问每人平均用水量是多少升?(不计热损失,ρ 水 =1.0×10 3 kg/m 3 ) (3)控温系统某时刻电压表示数为4V,此时水箱中水温是多少? 0.05 3000 解:(2)由ρ=m / V可得,水箱内热水的质量:m 热水 =ρ 水 V=1.0×10 3 kg/m 3 ×60×10 -3 m 3 =60kg, 设需要加入冷水的质量为m 冷 ,则达到热平衡时(即水温最终为40℃),热水放出的热量等于冷水吸收的热量,即:cm 热水 (t-t 01 )=cm 冷水 (t 02 -t), 化简得:m 热水 (t-t 01 )=m 冷水 (t 02 -t),即:60kg×(75℃-40℃)=m 冷水 (40℃-10℃), 解得:m 冷水 =70kg,因为原来水箱中有热水60kg, 所以此时水的总质量:m 总 =m 热水 +m 冷水 =60kg+70kg=130kg, 有4人要洗浴,则每人平均用水的质量:m′=m 总 / 4=130kg / 4=32.5kg, 由ρ=m / V可得,每人平均用水的体积:V′=m′ / ρ 水 =32.5kg /( 1.0×10 3 kg/m 3 ) =32.5×10 -3 m 3 =32.5L;
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