初中物理电功与热量的综合计算试题

小翔随爸爸在商店选中一款速热式电热水器，它的工作电路图和铭牌如图所示（图中R是加热电阻，其电阻不随温度而变化）则
 
（1）电热水器正常工作时，电路中电流是多大？（结果保留一位小数）
（2）电热水器正常工作15min，加热电阻R消耗的电能是多少kw·h？
（3）根据题中电路图，再给你一个加热电阻R0和两个开关S1、S2，请你对该电热水器进行电路改装。设计要求：不同季节电热水器的额定功率不同，夏天额定功率是2000W，春、秋两季额定功率是4000W，冬季额定功率是6000W，请画出改装后的电路图，并计算R0。
（4）从安全用电考虑，如果该电热水器直接安装到家庭电路中，可能会造成什么后果及影响？(写一种)

寒冷的冬天，小航给住在农村的奶奶买了一个如图所示的“暖手宝”，铭牌如表所示，请回答下列问题：

产品名称	暖手宝
额定功率	440 W
额定电压	220 V
通电储热	5～8分钟
电源线长	约80 cm
暖手宝直径	约200 mm

（1）该“暖手宝”正常工作时通过的电流和电阻各是多少?
（2）该“暖手宝”正常工作3分钟产生的热量是多少?
（3）小航奶奶家离变电站较远（变电站输出的电压为220V），输电导线的总电阻为11Ω，当小航在奶奶家断开其他用电器只使用该“暖手宝”时，“暖手宝”消耗的实际功率是多少?（保留一位小数，不考虑温度对电阻的影响）

如图甲是电吹风的电路图，图乙是内部电路元件实物图，选择开关绕O点转动时，可分别置于OAB、OBC、OCD三个位置，使电吹风分别处于“热风档”、“冷风档”、“停止”三个状态.主要技术参数如右表. （假定电热丝工作时电阻不变），请解答如下问题：

型号	SHY2012-168
热风温度	50℃～80℃
额定功率	热风：1000w
冷风：120w
额定电压	220v
质量	0.6kg

 
（1）请根据图甲的电路图将图乙的实物图补画完整.
（2）请简要回答它是如何工作的.
（3）电吹风电热丝正常工作5秒钟，放出的热量为多少？
（4）当电路供电电压为110V时，电吹风电热丝的实际电功率为多大？

无内胆饮水机 管线机的电路原理如图，电热丝R₁、R₀绕在出水管上，水经过出水管时被加热，通过改变“温、开水选择开关”的状态（“断开”或“闭合”），可以选择出温水或开水．该管线机的额定电压是220V，开水档加热功率是2200W，温水档加热功率是1100W．已知电热丝R₁、R₀电阻不随温度变化，问：

（1）“温、开水选择开关”的状态和出温水、开水的对应关系如何？
（2）饮水机出开水时电热丝中的电流是多少？电热丝R₀的电阻是多少？
（3）“温、开水选择开关”断开工作时，5min内管线机产生的热量是多少？

如图所示，是家用保温式电饭锅的电路原理图，S是手动、温控一体开关——必须用外力按下才能闭合，但当锅底温度达到大约103℃以上时，会自动弹起断开进入保温状态．已知R₂=495Ω，电饭锅的额定加热功率为880W．

⑴分析电路原理图或根据你的实际生活经验，如果不按下开关S，电饭锅___________煮熟饭（选填“能”或“不能”）
⑵当电饭锅处于正常加热状态时，电路中的电流是多大？加热状态下通电20min产生的电热是多大？
⑶当电饭锅处于保温状态时，保温功率是多大？

小刚同学家有一台电热水器，铭牌如下表所示。

小天鹅“蓝金刚”XCD－50B型全自动电热水器
额定功率（kW）	2	加热方式	电加热器
额定电压（V）	220	类别	防触电保护一类
温度设定范围（℃）	20～90	净重（kg）	20
容量（L）	50	整机外形尺寸（mm）	530×400
出厂时间	2013年10月1日

根据铭牌所提供的信息，求：
（1）该电热水器电热丝正常工作时的电阻是多大？
（2）电热水器正常工作持续45min产生的热量是多少焦？
（3）若夏天用电高峰时家庭电路的实际电压只有198V，不考虑电热丝电阻随温度的变化，则电热水器在用电高峰时的实际功率为多少？

如图甲所示，是某种电热饮水机的简化电路示意图．图乙是它的有关参数．它有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S₀自动控制），试问：

（1）饮水机处于保温状态时温控开关S₀应处于什么状态？并说明理由．
（2）R₁和R₂的电阻值各是多大？
（3）在用电高峰期，该饮水机的实际工作电压只有200V，加热效率为80%，若将装满水箱的水从20℃加热至100℃，需要多长时间？（c_水=4.2×10³J/（kg•℃），ρ_水=1.0×10³kg/m³，忽略温度对电阻的影响）

如图甲是某学校使用的电开水器，乙图是简化电路（R₁、R₂都是加热电阻）．当加入冷水后，开关接1位置，电开水器处于加热状态，将水烧开后，开关自动跳转到2位置，电开水器处于保湿状态，电开水器额定电压为220V，容量为50L，加热功率为5.5kW．[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]，求：

（1）R₁的电阻；
（2）将水箱装满20℃的水加热到沸腾（标准大气压下 ），水吸收的热量；
（3）加满水烧开后，电开水器处于保温状态时，若无人接水，水每分钟放出的热量为6×10⁴J，为保持水温不变，计算电阻R₂的阻值．

某简易电吹风简化电路如图所示，其主要技术参数如下表，在家庭电路使用中：

额定电压	220V
额定功率	热风时：990W
冷风时：110W

（1）当电吹风吹冷风时，通过电动机的电流多大？若电动机电阻R₁为1Ω，则40s内电流通过电动机产生的热量是多少焦？
（2）当电吹风吹热风时，电热丝R₂的电功率是多少瓦？电热丝R₂的电阻值是多少欧？

如图所示电路，电源电压恒为12V，电阻R₁的阻值为5，滑动变阻器R₂上标有“10  3A”的字样，小灯泡L上标有“12V  6W”的字样，电流表的量程为0――3A。

（1）当开关S₁、S₂、S都闭合时，求小灯泡L在5min内产生的热量；
（2）当开关S₁、S₂、S都闭合时，电流表的示数为2A时，求R₂消耗的电功率；
（3）当开关S₁、S₂都断开，S闭合时，为了确保测量准确，要求电流表示数不小于其量程的1/3，求滑动变阻器R₂接入电路的最大阻值。

明亮同学的家中有一台微电脑控制的电热水壶，如图所示．该电热水壶可以将水从桶中自动抽到壶中并自动加热至水烧开．明亮同学观察该电热水壶的铭牌时发现其额定加热功率模糊不清晰，其它铭牌标记均清晰（如表所示）；烧水前他关掉家里其它用电器，只接通电热水壶控制开关，小电动机开始额定电压下用5s时间将水从桶中提升了0.8m加至电热水壶满刻度处自动停止加水，此时显示水温为20℃，电热水壶加满水后开始在额定电压下烧水至水温为100℃时自动断开电路停止工作．明亮同学还观察到，在电热水壶烧水的过程中，家里标有3000r/kW•h的电能表在30s内转盘转了50转．（g=10N/kg，ρ_水=1.0×10³kg/m³，c_水=4.2×10³J/（kg•℃））．

型号	MH﹣200
额定电压	220V
额定频率	50Hz
额定加热功率
小电动机额定功率	5W
容量	2.0L

求：
（1）小电动机提升水的工作效率；
（2）电热水壶的额定加热功率；
（3）如果在用电高峰时明亮同学家中的实际电压是额定电压的90%，电热水壶在此电压下烧水时的加热效率为90%，试计算在用电高峰时烧开该壶水所需的时间．

如图是某型号电热水器的电路原理图。R₁、R₂为电热丝，将开关S依次置于ab、bc、cd位置时，电热水器分别处于断电、保温、加热状态。已知该电热水器的保温功率为1.1kW，R₂=8.8Ω。各种橡胶绝缘铜芯导线在常温下安全载流量（长时间通电时的最大安全电流）如下表：

导线规格
导线横截面积S/ mm^2	2.5	4	6	10
安全载流量I/A	28	37	47	68

 
（1）求电热丝R₁的阻值；
（2）从用电安全角度考虑，安装该电热水器时，至少应选择上表中横截面积为多大的铜芯导线，请通过计算说明；
（3）在加热状态下，电热水器正常工作10min所产生的热量相当于完全燃烧多少m³煤气所放出的热量。（假设电热水器正常工作时把电能全部转化为热能）（煤气的热值约为4.0×10⁷J/ m³）

如图所示电路，电源电压为6V，灯泡L标有“6V 3W”的字样，设灯泡灯丝电阻不变。

(1)若表a为电流表、表b为电压表，当S闭合时，电流表的示数为0.5A，求电阻R的阻值。 
(2)若表a、表b均为电压表，闭合开关S，求灯泡L的功率及其通电4min所产生的热量。

在学习了电学知识后，同学们尝试“设计电路和编制习题”，老师提供了以下器材：电源、两个“12V 18W”的电阻和若干开关、足量导线。
⑴李军第一个完成设计，他设计的电路如图所示．他编制的试题是：“在如图所示的电路中，闭合开关S₁，通电5min产生多少热量?” 请写出计算过程。

⑵王华思考一会儿，设计了能提供两种功率工作的电路。编制的试题是：“在李军设计的电路基础上再连一个开关，使电路能以两种功率工作，其大、小功率之比是___。”
⑶张明经过认真思考后，再使用了第三个开关，设计了能提供三种功率工作的电路。请你在图中的方框内，画出张明所设计的最终电路图。

小刚用如图甲所示电路来探究电流与电压的关系，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从a端移至b端，电流表和电压表的示数变化关系如图乙所示，由图像可得，定值电阻R₁的阻值是     Ω．实验时，电源电压保持5V不变，当滑片P位于a端时，滑动变阻器消耗的电功率是      W，此时，电阻R₁在10min内产生的热量为     J．