初中物理电功与热量的综合计算试题

家庭常用电热水壶的铭牌数据如下表所示，若加热电阻的阻值不随温度的变化而改变 $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)\right]$，下列选项正确的是 $($　　 $)$

额定电压	$220V$
额定加热功率	$1100W$
最大盛水量	$1\mathit{kg}$

A．电热水壶正常工作时，其加热电阻的阻值是44欧

B．电热水壶正常工作时的电流是 $0.5A$

C．将 $1\mathit{kg}$、 ${20}^{°}\text{C}$的水在1标准大气压下烧开，水需要吸收的热量为 $3.36\times {10}^{5}J$

D．将 $1\mathit{kg}$、 ${20}^{°}\text{C}$的水在1标准大气压下烧开，电热水壶需正常工作 $5.5\mathit{min}$，此电热水壶的效率为 $85\%$

某电热加湿器具有防干烧功能，可在水量不足时自动停止工作，其工作原理如图所示；水箱中的加热器具有高、低两挡功率调节功能，其内部电路（未画出）由开关 $S$和阻值分别为 $121\Omega$和 $48.4\Omega$的电阻丝 $R_1$、 $R_2$组成。轻弹簧的下端固定在水箱底部，上端与一立方体浮块相连，浮块内有水平放置的磁铁。该加湿器为防干烧已设定：仅当浮块处于图中虚线位置时，固定在水箱侧壁处的磁控开关方能闭合而接通电路。

（1）当处于高功率挡时，加热器工作 $2.5\mathit{min}$所产生的热量全部被 $1\mathit{kg}$的水吸收后，水温升高了 ${50}^{°}\text{C}$．已知加热器处于低功率挡时的功率为 $400W$，电压 $U=220V$，水的比热容 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$。

①求加热器处于高功率挡时的功率；

②请画出加热器内部电路。

（2）当向水箱内缓慢加水使浮块上升至图中虚线位置时，浮块下表面积距水箱底部的高度为 $20\mathit{cm}$，弹簧对浮块的弹力大小为 $6N$，浮块（含磁铁）的质量为 $0.4\mathit{kg}$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。

①求浮块上升至虚线位置时排开水的体积；

②该加湿器所设定的防干烧最低水面距水箱底部的高度为　　 $\mathit{cm}$，理由是　　。

如图，电源电压恒定， $R_1$、 $R_2$是定值电阻， $R_1=10\Omega$，滑动变阻器 $R_3$标有“ $20\Omega 0.5A$”字样。只闭合开关 $S_1$，电流表的示数为 $0.9A$；再闭合开关 $S_2$、 $S_3$，电流表的示数变为 $1.5A$，求：

（1）电源电压；

（2）开关 $S_1$、 $S_2$、 $S_3$都闭合时， $R_2$在 $10s$内产生的热量；

（3）只闭合开关 $S_3$，移动变阻器滑片时， $R_1$的电功率变化范围。

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。

某品牌的电热水壶铭牌如表所示，电热水壶正常工作时，将水壶中的额定容量的水加热至沸腾。已知室温与水的初温皆为 ${20}^{°}\text{C}$，水的比热容 $c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$，水的密度 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$。

型号	$\mathit{LL}-8015$
额定电压	$220V~$
额定功率	$1360W$
额定频率	$50\mathit{Hz}$
额定容量	$1.0L$

（1）求水吸收的热量；

（2）通过计算判断，加热时间是否可能为 $200s$。

某生态园设计了模拟日光和自动调温系统，实现照明、保温和加热的功能，其原理如图所示，电源电压恒为 $220V$， $R_1$和 $R_2$是两个电热丝（不考虑温度对电阻的影响）， $R_2=30\Omega$， $L$是标有“ $220V160W$”的照明灯泡，白天有日光的时候，只开启该系统的保温功能并连续工作 $10h$，此时 $R_1$与 $R_2$的电功率之比为 $1:3$，晚上温度较低的时候，需开启加热和照明功能。灯泡正常发光此状态下系统也需连续工作 $10h$， $q_{\mathit{沼气}}=1.8\times {10}^{7}J/m^3$，请解答下列问题：

（1）晚上工作时电路的总功率是多大？

（2）若一天中工作的 $20h$内电热丝放出的热量完全由该生态园自产的沼气提供，其热效率为 $50\%$，则每天需要完全燃烧多少 $m^3$的沼气？

图甲是一款电煮壶，为了保留药膳的营养，可以把被加热的药膳放到炖盅里加热。图乙是其简化电路图， $R_1$、 $R_2$均为发热电阻，且 $R_1=R_2$．电煮壶有加热和保温两个档。加热档的功率为 $1000W$．

求：（1）电煮壶保温挡的功率

（2）炖盅内 $0.5\mathit{kg}$的药膳温度升高了 ${80}^{°}\text{C}$，药膳吸收的热量。 $\left[c_{\mathit{药膳}}=4\times {10}^{3}J/\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)]$

（3）若不计热量损失，壶中的水和药膳总共吸收 $6\times {10}^{5}J$的热量，用加热档加热需要的时间。

小亮家里的一款迷你电饭锅，电路图如图所示，额定电压为 $220V$，电饭锅有加热和保温两档，“加热”时额定功率为 $550W$，发热电阻 $R_1$和 $R_2$阻值不随温度变化，电阻 $R_1$在“保温”状态和“加热”状态时功率之比为 $1:400$．求：

（1）正常“加热”状态，通过电饭锅的电流是多少？

（2）正常“加热”状态，通电 $10\mathit{min}$产生的热量是多少？

（3） $R_2$的阻值是多少？

如图所示，小灯泡标有“ $6V3W$”字样（电阻不受温度影响）， $R_1$为定值电阻， $R_2$为滑动变阻器，其最大阻值为 $40\Omega$。

（1）当开关 $S$、 $S_1$、 $S_2$都闭合时，小灯泡恰好正常发光，电流表示数为 $0.6A$，电路工作 $50s$，求 $R_1$的阻值和电流通过 $R_1$产生的热量。

（2）当电路中有元件工作时，求电路消耗的最小功率。

如图所示，电源电压为9V，电动机线圈电阻为1Ω．闭合开关，电动机正常工作，电压表示数为6V，电流表示数为0.5 A．电动机在1min内消耗的电能为　     　J，R₀的阻值为　     　Ω，1min内电动机产生的热量为　      　J。

如图所示，电源电压9V恒定不变，小灯泡L标有“6V 3W”字样，滑动变阻器R₁标有“20Ω 2A”字样，定值电阻R₂＝10Ω。

（1）只闭合开关S₁，调节滑动变阻器的滑片P，使小灯泡恰好正常发光，求此时电流表的示数和滑动变阻器接入电路的电阻值；

（2）把滑动变阻器的滑片P移至b端，只闭合开关S₂、S₃，求R₁两端的电压和10s内电流通过定值电阻R₂产生的热量。

如图，是小明家电能表的铭牌，在断开其它用电器的情况下，标有“220V 1000W”的电热水器和标有“220V 1500W”的空调　   　（选填“能”或“不能”）同时使用。电热水器是利用电流的　   　效应工作的。小明只将“220V 1000W”的电热水器接入电路工作，2min电能表转盘转过81转，则电热水器的实际电功率为　    　W，这段时间内产生热量　        　J。

下表是某储水式电热水器的铭牌：

型号：DSZF﹣C40J20D	设计代号：C1
额定容量：40L	额定功率：2000W
额定电压：220V	额定频率：50Hz
额定压强：0.7MPa	防水等级：IPX4

已知水的比热容c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）），水的密度是ρ_水＝1.0×10³kg/m³

根据表中的数据，试求：

（1）电热水器正常工作的电流是多大？（结果保留两位小数）

（2）电热水器里的水刚好是额定容量时，把这些水从20℃加热到50℃，水吸收的热量是多大？

（3）电热水器正常工作时放出的热量80%被水吸收，那么加热这些水需要多长的时间？

如图甲是自动冲泡咖啡机，图乙是其简化电路图，咖啡机的铭牌如下表。咖啡机可以通过自动控制开关S分别进行打磨和加热。请计算：

（1）咖啡机正常打磨时，通过电动机线圈的电流是多少安？

（2）电热丝R的阻值是多少欧？

（3）若忽略热量损失，咖啡机把1L水从20℃加热到100℃，正常工作需要加热多少秒？[c_水＝4.2×10³J/（kg•℃），ρ_水＝1.0×10³kg/m³，1L＝1dm³]

额定电压	220V
电动机额定功率	220W
电热丝额定功率	800W
水容量	1L

某洗衣机在洗涤时可以对机内水加热，它的部分参数如表所示，根据表中提供的信息回答下列问题：

额定电压220V	电源频率50Hz
加热功率2000W	额定洗涤容量5kg
甩干功率440W	空载质量72kg

（1）洗衣机内装有20kg的水，使水温由15℃升高到40℃，水吸收的热量是多少焦耳？[水的比热容c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）]

（2）洗衣机给水加热20min，机内水温达到（1）问中的情况，求洗衣机给水加热的效率是多少？

（3）洗衣机洗涤完毕甩干过程中，通过洗衣机的工作电流多大？