初中物理电功与热量的综合计算试题

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）

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？

有一台热水器，内部简化电路如图所示， $R_1$和 $R_2$均为电热丝。 $R_1=88\Omega$， $R_2=22\Omega$。

（1）如何控制 $S_1$和 $S_2$，使热水器处于高温挡；

（2）求低温挡正常工作 $5\mathit{min}$电热丝产生的热量；

（3）求中温挡正常工作时热水器的功率。

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．

某品牌电热水瓶具有加热和电动出水两种功能，其简化电路如图所示。其中 $R_1$ 是额定功率为 $2000W$ 的电热丝， $R_2$ 是阻值为 $130\Omega$ 的分压电阻，电磁泵的额定电压为 $12V$ 。在1标准大气压下，将初温为 ${20}^{°}\text{C}$ 、质量为 $2.5\mathit{kg}$ 的水装入电热水瓶，正常加热 $8\mathit{min}20s$ 将水烧开，已知水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{°}\text{C}\right)$ ，求该电热水瓶：

（1）此次加热水的效率。

（2）电磁泵的额定功率。

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？

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？

如图所示是某种电热器工作的部分电路图，电源电压 $U=220V$ 不变，两根电热丝的电阻关系为 $R_1=2R_2$ ，通过旋转扇形开关 $S$ ，接触不同触点，实现高、低两个挡位的转换，低温挡时的发热功率为 $440W$ 。求：

（1） $R_1$ 和 $R_2$ 的电阻值；

（2）电热器处于高温挡时的总功率；

（3）如果在高温挡下工作 $7\mathit{min}$ 产生的热量全部被水吸收，在一个标准大气压下这些热量能够让 $2\mathit{kg}$ 、 ${40}^{°}\text{C}$ 的水，温度升高多少？ $[$ 水的比热容为 $c=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{°}\text{C}\right)]$

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。

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？

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）