初中物理电功与热量的综合计算试题

某型号的电饭锅有两挡，分别是高温烧煮挡和保温焖饭挡，其原理如图所示（虚线框内为电饭锅的发热部位）。已知 $R_1=44\Omega$， $R_2=2156\Omega$。

（1）开关 $S$置于　　挡（选填“1”或“2” $)$时是高温烧煮挡，它的功率是多大？

（2）保温焖饭时电路中的电流是多大？ $10\mathit{min}$产生的热量是多少？

（3）若只要求将保温焖饭挡的功率提升 $10\%$，请通过计算具体说明改进措施。

如图甲所示的滑动变阻器是贺州市初中物理实验操作考查中要用到的仪器之一，小露将一个标有“20Ω1A”字样的滑动变阻器的A、B、C接线柱，分别与图乙中部分电路图的A′B′C′导线对应连接。已知滑动变阻器的滑片P恰好移到中点，定值电阻R＝10Ω，电源电压为6V。

（1）连接好甲、乙两图中对应AA′、BB′、CC′后，闭合开关S，求电路中通过电阻R的电流是多少A，此时电压表的计数是多少V？

（2）求电阻R的电功率是多少W？

（3）通电1min后电阻R产生的热量是多少J？

电热加湿器靠电流的热效应工作。某种家用电热加湿器相关参数、外形、电路简化图如图所示。电热器的电热丝浸没在加热仓的水中产生热量，使加热仓中的水沸腾变成水蒸气喷出，增加环境湿度。当加热仓中的水减少到一定程度时，自动阀门智能打开，水由储水箱进入到加热仓中。

工作电压220V
工作频率50Hz
最大运行功率40W
储水箱容量2.4L
尺寸高315mm，底部直径168mm
满水工作时间高气雾量10h，低气雾量24h

（1）当气雾调节器R₂的滑片移到最左边时，加湿器以最大运行功率工作，求电热丝R₁的电阻值。

（2）如果加热仓内冷水的温度为20℃，用最大运行功率工作，经过5min36s，水沸腾产生蒸气，求加热仓中水的体积。[c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）。ρ_水＝1×10³kg/m³，电热丝R₁产生的热量全部被水吸收。环境为标准大气压]。

（3）当滑片移到最右端时，气雾调节器R₂的阻值为605Ω，加湿器以最低气雾量工作，求此时电热丝R₁的电功率是多少瓦？24小时R₁消耗多少度电？（计算结果保留一位小数）

图甲是一种新型家用电器﹣电压力锅，图乙是某型号电压力锅工作电路简图，表中数据是其部分参数。其中R是主加热器，R₀是保压加热器。接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，开始加热。当锅内温度达到105℃．开关S自动与a、b断开，开始保压，此时锅内水温不变，且未沸腾。现将5kg初温为25℃的水加入电压锅中，接通电路使其正常运行30min，热量损耗不计，已知水的比热容为4.2×10³J/kg•℃）。求

额定电压（V）	220
主加热器额定功率（W）	880
保压加热器额定功率（W）	120
保压温度（℃）	105
最大盛水量（kg）	6

（1）电压力锅加热状态时主加热器R的电阻

（2）电压力锅多少min后开始保压？

（3）电压力锅在此30min内保压时所消耗的电能。

热风枪常用于工程装修、服装制造等行业。工作时，利用其吹出的热风使材料熔化或软化，从而达到去除旧漆膜、弯曲塑料管。换装瓷砖等目的，图甲是某型号热风枪的简化电路图，其中电热丝R₁的最大功率为2000W，R₂、R₃可分别调节温度和风量，不计温度对R₁阻值的影响，请解答：

（1）图乙中的P、Q处为该型号热风枪的电热丝和电动机预留安装位置，应将电动机安装在　　处，否则　　（说出一点即可）。

（2）当R₂接入电路电阻为30.8Ω时，R₁上消耗的功率是多少？

（3）已知R₁达到最大功率时，从出风口吹出的空气温度升高了400℃，若将R₁的功率调为1500W，则从出风口吹出的空气温度升高了多少？设热效率相同、相同时间内吹出的空气质量相同。

如图甲为常用的电热饮水机，其电路原理如图乙所示，该饮水机的额定电压为220V，加热电功率为1100W，保温电功率为44W，R₁、R₂均为电热丝 （R₁、R₂的电阻不随温度变化）。请问：

（1）当S闭合时，饮水机处于　　（选填“加热”或“保温”）状态，此时电路中的电流是多大？

（2）电热丝R₁的电阻是多大？

（3）饮水机加热工作时，将0.5千克初温为20℃的水加热到97℃，需要多长时间？（假设电能全部转化为水的内能）

如图甲是家用电暖器，利用电热给煤油加热取暖。如图乙为其简化的电路原理图，已知电阻 $R_1>R_2$，铭牌见下表。在电暖器跌倒时，跌倒开关 $S$自动断开，切断电源，保证安全。电暖器有“高温档”、“中温档”和“低温档”三个档位，解答下列问题：

（已知 $c_{\mathit{煤油}}=2.1\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， ${\rho }_{\mathit{煤油}}=0.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3)$

（1）煤油温度升高 ${20}^{°}\text{C}$时，吸收了多少焦耳的热量？

（2） $R_1$的阻值是多少？（写出必要的文字说明）

（3）某同学用两个阻值和 $R_1$、 $R_2$均相同的电热丝串联，制成一个新的电热器，将它接在家庭电路中工作 $11\mathit{min}$，产生的热量是多少？

额定电压	$220V$
煤油体积	$25L$
功率选择	$1500W/1100W/400W$三挡可调
操作方式	手动

在学习了电学知识后，小宝对家里新买的号称“大功率电热毯”进行了研究。他对电热毯的工作电路图进行简化处理后绘制出了如图所示的等效电路图并研究。电路安全保护装置部分小宝由于没有学到相关知识打算以后再研究。

按照说明书介绍，电热毯工作电路等效电源的电压低于 $220V$．通过旋转电热毯的开关，电路可以达到3个档位。如图所示，档位1：单独闭合 $S_1$；档位2：同时闭合 $S_1$、 $S_2$；档位3：同时闭合 $S_1$、 $S_2$、 $S_3$。

小宝根据说明书提供参数进行计算后发现，不考虑灯丝电阻随温度变化，当电热毯处于档位1时，灯泡 $L$ 的功率为其额定功率的 $\frac{9}{16}$， $R_2$消耗的功率为 $1w$；当电热毯处于档位3时，灯泡 $L$正常发光， $R_1$消耗的功率为 $64W$。

请你根据题目所给的信息，完成以下问题。

（1）当电热毯处于档位1时， $R_1$、 $R_2$、灯泡 $L$一起　串　联工作。

当电热毯处于档位2时， $R_1$、 $R_2$、灯泡 $L$中只有　　工作。

（2）求电热毯处于档位1时，灯泡两端实际电压与其额定电压之比 $\frac{U_L}{U_{额}}=$？

（3）求电热毯处于档位3时，通电50秒电流通过 $R_2$产生的热量？

一个有加热和保温两种状态的微型电热水器，内部简化电路如图18所示，它由控制电路和工作电路两部分组成，其中 $R_0$ 为热敏电阻，它的阻值随温度的升高而减小，开关 $S_0$ 和 $S$ 都闭合时，电热水器开始加热，当电热水器中水的温度达到 ${50}^{°}\text{C}$ 时，电磁铁才会把衔铁吸下，使 $B$ 、 $C$ 两个触点接通，电热水器处于保温状态。已知 $R_1=44\Omega$ ， $R_2=2156\Omega$ ．求：

（1）将电热水器水箱中 $2.2\mathit{kg}$ 的水从 ${15}^{°}\text{C}$ 加热到 ${45}^{°}\text{C}$ ，水吸收的热量

（2）电热水器处于加热状态时工作电路的功率。

（3）将 $2.2\mathit{kg}$ 的水从 ${15}^{°}\text{C}$ 加热到 ${45}^{°}\text{C}$ ，需要通电 $5\mathit{min}$ ，电热水器的加热效率为多少？

（4）当温度达到 ${50}^{°}\text{C}$ 后，通电 $10\mathit{min}$ ， $R_2$ 产生的热量。

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 $2\mathit{kg}$ 。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。 $5\mathit{min}$ 电能表上的转盘转了 $200r$ ，水的温度恰好升高了 ${50}^{°}\text{C}$ ．求解下列问题：

（1）水吸收的热量是多少？ $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\left)\right]$

（2）电磁灶的实际功率是多少

（3）电磁灶烧水的效率是多少？

如图所示，电源电压为12V，且保持不变，当只闭合开关S时，电流表A的示数是1A，开关S₁，S同时闭合时，电流表的示数为1.5A．求：

（1）R₁的电阻．
（2）R₂消耗的电功率．
（3）S₁、S同时闭合时，通电10s电路中产生的热量．

如图所示，L是标有“2V 1W”字样的灯泡，电流表A₁、电流表A的量程均为0～0.6A，电源电压保持不变．将滑动变阻器的滑片P滑至b端．

（1）断开S₁、闭合S₂，电压表的示数为6.0V，电流表A的示数为0.30A．求滑动变阻器的最大阻值以及它在1min内产生的热量；
（2）闭合S₁、S₂，电流表A₁的示数为0.10A，求R₁的阻值；
（3）断开S₁、S₂，为了保证电路的安全，求滑动变阻器的阻值调节范围．

新型电饭锅采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图甲所示。R₁和R₂均为电热丝，S、S₁都闭合时为加热烧煮状态，S闭合、S₁断开时为保温焖饭状态。煮饭时，把电饭锅接入220V电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图像如图乙所示.求：

（1）S和S₁都闭合时电饭锅的电功率；
（2）电热丝R₂的阻值；
（3）这30min内电饭锅产生的热量。

如图所示，灯L上标有“6V  3W”字样（不考虑温度对灯泡电阻的影响），电阻R₁=20Ω．求：

（1）灯泡的电阻；
（2）当开关S₁闭合，S₂、S₃都断开时，灯L正常发光，电源电压；
（3）开关S₁、S₂、S₃都闭合，且滑片P在b端时，电流表的示数为2.4A，滑动变阻器R₂的最大阻值；
（4）当开关S₁断开，S₂、S₃都闭合，且滑片P在a、b间中点时，在1min内滑动变阻器产生的热量．

如图所示的电路中，电源电压U=3V，R₁=3Ω，R₂=2Ω。求：

（1）只闭合S₁时，通过R₂的电流是多大？
（2）只闭合S₂时，通电20s的时间内电流通过R₁产生的电热是多少？
（3）开关通断情况发生变化，整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P′之比是多少？