初中物理电功与热量的综合计算试题

如图是一个玩具汽车上的控制电路，小明对其进行测量和研究发现：电动机的线圈电阻为 $1\Omega$，保护电阻 $R$为 $4\Omega$，当闭合开关 $S$后，两电压表的示数分别为 $6V$和 $2V$，则 $($　　 $)$

A．电路中的电流为 $4A$，电源电压为 $6V$

B．电动机的功率为 $16W$，它两端的电压为 $4V$

C．1分钟在电阻 $R$上产生热量 $60J$，电动机消耗电能 $120J$

D．电动机工作时将机械能转化为电能，若将电阻 $R$换成滑动变阻器，可调节电动机的转速

把一个电阻为 $44\Omega$的电炉接入电压为 $220V$的电路中，通电 $10\mathit{min}$产生的热量为　　 $J$，连接家庭电路时，要注意检查线路连接处接触情况。若接触不良，电流通过时产生的热量会更多，容易引起火灾。因为相比接触良好时连接处的电阻　　（选填“更大”或“更小” $)$

如图所示的电路中，电源电压恒为 $6V$，小灯泡 $L$上标有“ $6V$， $3W$”的字样，电阻 $R_1$的阻值为 $8\Omega$，滑动变阻器 $R_2$上标有“ $10\Omega$， $2A$”的字样。求：

（1）小灯泡 $L$正常工作时的电阻；

（2）开关 $S_1$与 $S_2$都断开， $S$闭合时， $R_1$在 $10\mathit{min}$内产生的热量；

（3）当开关 $S_1$、 $S_2$、 $S$都闭合，电流表的示数为 $1.5A$时， $R_2$消耗的电功率。

标有“ $220V2000W$”的电热水器容量 $50L$，当电热水器装满水时，水温升高 $1^{°}\text{C}$吸收的热量是　　 $J$．若电热水器的效率为 $87.5\%$，电热水器正常工作时水温升高 $1^{°}\text{C}$需加热的时间是　　 $\mathit{min}$． $[$水的密度为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)]$。

吴丽发现家中电视机的额定功率为 $121W$，额定电压为 $220V$；电饭锅上的铭牌如下表，工作电路如图：

型号	$\mathit{WKF}-315S$
电源	$220V~50H_z$
加热功率	$1100W$
保温功率	$330W$
制造商	$\times \times \times$小家电有限公司

请完成下列问题。

（1）电饭锅加热电阻的阻值是多少？

（2）已知电饭锅在额定电压下正常工作 $600s$，恰好能将1标准大气压下 $1.65\mathit{kg}$、 ${20}^{°}\text{C}$的水烧开。该电饭锅烧开这些水时的工作效率是多少？ $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

（3）当吴丽家中的电器只有电视机和电饭锅工作时，将1标准大气压下 $1.65\mathit{kg}$、 ${20}^{°}\text{C}$的水烧开用了 $726s$。她通过观察电能表的转动圈数，计算得到该过程共耗电0.2035度。求吴丽家中电路的实际电压和通过电视机的实际电流各是多少？（不考虑电压变化对电饭锅工作效率的影响）

电热水壶上标有“ $220V800W$”，小明发现烧水过程中热水壶的发热体部分很快变热，但连接的电线却不怎么热，是因为导线的电阻比发热体的电阻　 　；在额定电压下，热水壶烧水 $210s$，这段时间内电热水壶发热体产生的热量为　　 $J$，若发热体产生的热量全部被水吸收，能将　　 $\mathit{kg}$的水从 ${20}^{°}\text{C}$升高至 ${100}^{°}\text{C}$． $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

如图所示，是某种电热器的电路图，电源电压 $220V$， $R_1$、 $R_2$的阻值分别为 $11\Omega$、 $22\Omega$，通过旋转扇形开关 $S$，接触不同触点，实现高、中、低三个挡位的转换，电热器在低温工作时的电功率是　　 $W$，在高温挡工作 $1\mathit{min}$产生的热量是　　 $J$。

多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。 $({\rho }_{水}=1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， $g=10N/\mathit{kg})$

（1）开关 $S_1$、 $S_2$处于什么状态，养生壶为高温挡，说明判断依据；

（2）求 $R_1$的阻值；

项目	参数
电源电压 $\left(V\right)$	220
低温挡功率 $\left(W\right)$	275
中温挡功率 $\left(W\right)$	550
高温挡功率 $\left(W\right)$	1100
容积 $\left(L\right)$	1

（3）养生壶处于低温挡工作时，求电路中的电流大小；

（4）在标准大气压下，使用高温挡将初温是 ${12}^{°}\text{C}$的一壶水烧开，若养生壶高温挡加热效率为 $80\%$，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。

康康家有一台家用电水壶如图甲，他发现电水壶有加热和保温两种功能。如图乙所示是其内部电路的简图， $R_1$、 $R_2$均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为 $1000W$保温功率为 $44W[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3]$，求：

（1）把 $500g$的水从 ${40}^{°}\text{C}$加热到 ${100}^{°}\text{C}$，水壶要吸收的热量；

（2）不计热量损失，使用电水壶的加热挡完成问题（1）中的加热过程需要的时间；

（3）忽略温度对电阻阻值的影响，加热电阻 $R_1$的阻值。

如图所示，电源电压为 $4.5V$不变，小灯泡的额定电压为 $2.5V$， $R_1=10\Omega$．闭合开关 $S_1$、 $S_2$，将滑动变阻器 $R_2$的滑片滑到最左端时，小灯泡正常发光，小灯泡的额定功率为　　 $W$．通电 $5\mathit{min}$，电阻 $R_1$产生的热量为　　 $J$．只闭合开关 $S_1$，滑动变阻器 $R_2$的滑片从最左端滑到最右端，电压表示数从 $1.5V$变化到 $3V$，滑动变阻器 $R_2$的最大阻值为　　 $\Omega$。

随州的冬季不像北方有集中供暖，所以本地居民常选用一些小型电暖器越冬。如图甲电暖器有“高温、中温、低温”三档，铭牌见下表 $($ “中温”档功率空出），其电路原理如图乙， $S$是自我保护开关，当电暖器倾倒时 $S$自动断开，切断电源保证安全。当 $S$、 $S_1$闭合， $S_2$断开时电暖器为“低温”档。 $(R_1>R_2)$

$\mathit{XX}$牌电暖器
额定电压		$220V$
额定功率	低温挡	$440W$
	中温挡
	高温挡	$1650W$
频率		$50\mathit{Hz}$

求：（1） $R_1$的阻值；

（2）“中温”档正常工作时电路中的电流；

（3）若室内空气质量为 $50\mathit{kg}$，用该电暖器的“高温”档正常工作 $10\mathit{min}$，放出热量的 $50\%$被室内空气吸收，那么可使室内气温升高多少？（假设空气的比热容为 $1.1\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right))$

如图1所示为某型号室内电加热器，有高温和低温两个挡位，额定电压为 $220V$，高温挡和低温挡功率分别为 $2200W$和 $1000W$，简化电路如图2所示。

（1）使用电加热器时，要插入三孔插座，是为了将金属外壳与　　相连，当开关 $S_1$闭合、 $S_2$断开时，电加热器处于　　温挡。

（2）请计算电阻丝 $R_1$的阻值和通过电阻丝 $R_2$的电流。（结果保留一位小数）

（3）在额定电压下，使用高温挡工作3小时，电加热器产生的热量是多少焦耳？

如图甲所示，是一则公益广告，浓浓的孝心渗透着社会主义核心价值观。小明给爷爷网购了一台电热足浴盆，其铭牌部分参数如图乙所示。

（1）他为爷爷往足浴盆里加入初温为 ${22}^{°}\text{C}$的水，使之达到最大允许注水量，开始正常加热。控制面板如图丙所示，当温度达到显示温度时，完成加热。求此过程中水所吸收到热量。 $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)\right]$

（2）此次加热过程耗时 $10\mathit{min}$，求此过程足浴盆的电热效率。

（3）求此次加热时足浴盆的工作电流和加热电阻阻值。（保留1位小数）

（4）加热后，爷爷换成 $300W$挡位，泡脚 $20\mathit{min}$，问此次加热和泡脚总共消耗多少电能。

某兴趣小组设计了一种智能化的电热水器，如图所示，它主要由工作电路和控制电路两部分组成，工作电路可以在保温和加热两档之间切换，当磁控开关 $L$线圈中的电流等于或大于 $20\mathit{mA}$时，磁控开关 $L$的簧片吸合（簧片与线圈电阻不计），当线圈中的电流小于 $20\mathit{mA}$时簧片断开，光敏电阻 $R$随光照强度 $E$（表示光照射强弱的物理量，单位是坎德拉，符号 $\mathit{cd})$变化的关系如下表所示，当开关 $S$闭合时：

光照强度 $E/\mathit{cd}$	1	2	3	4	5
光敏电阻 $R/\Omega$	18	9	6	4.5	3

（1）若控制电路中 $R_0=82\Omega$， $U_2=2V$，当光强 $E$达到多少时，磁控开关的簧片恰好吸合？

（2）当线圈中的电流等于 $20\mathit{mA}$时，工作电路处于何种挡位？将质量为 $2\mathit{kg}$的水由 ${50}^{°}\text{C}$加热至 ${100}^{°}\text{C}$需吸收多少热量？

（3）若工作电路在加热和保温两种状态时 $R_1$的功率之比为 $25:9$，求 $R_1$与 $R_2$的比值。

某校师生自制了一台多功率电烘箱，电路结构如图所示，所选两根电热丝 $R_1$， $R_2$的阻值分别为 $75\Omega$、 $150\Omega$，由于电路电压不足，实际工作电压为 $200V$，求：

（1）这台电烘箱以最大功率工作时，通过电烘箱的电流；

（2）这台电烘箱以最大功率工作 $5\mathit{min}$，电热丝产生的热量；

（3）这台电烘箱以最大功率工作 $5h$，消耗多少度电。