专题38 热学与电学知识体系内的综合计算问题专项练----2025年中考物理三轮复习查缺补漏77个亮点特色微专题集中专项练习

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2025年中考三轮复习查缺补漏77个亮点特色微专题集中练 专题38 热学与电学知识体系内的综合计算问题专项练 1. 一款小型电火锅如图甲所示，通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能；图乙是它的简化电路图，均为加热电阻（阻值保持不变）。已知的阻值为176Ω，电火锅的部分参数如下表所示。求： （1）的阻值是多少？ （2）电火锅在低温挡工作时的功率是多少？ （3）某次使用时，在标准大气压下，用中温挡将1kg水从20℃加热到沸腾，用时14min，不计热量损失，该电火锅中温挡的实际功率是多少？ 额定电压 220V 低温挡功率 中温挡功率 440W 高温挡功率 1100W 【答案】（1）66Ω；（2）220W；（3）400W 【解析】（1）从表格中可知，高温档的功率为1100W，再由图乙可知，当高温档时，只R3连入电路，电源电压为220V，由得，R3的电阻值为 从表中还可知道，中温档的功率为400W，再由图乙，中温档时，只有R2和R3串联接入电路，电源电压220V，根据电功率推导式得 解得，即R2的阻值是。 （2）低温档时，R1，R3串联，由（1）得电火锅在低温挡工作时的功率为 （3）水吸收的内能为 不计热损失，高温档时，消耗的电能为 该电火锅的实际功率为 答：（1）的阻值是66Ω； （2）电火锅在低温挡工作时的功率是220W； （3）该电火锅中温档的实际功率是400W。 2. 小明的爸爸给自家的小汽车安装了电加热座椅垫如图甲。小明研究发现该座椅垫有“高温”、“低温”“关”三个挡位，其电路示意图如图乙，电源电压为18V，高温功率为20W，低温功率为9W。求： （1）座椅垫处于“低温”时，电路中的电流是多少？ （2）加热片R1的阻值是多少？ （3）座椅垫处于“高温”挡时，10min就可以将质量为0.5kg的加热片从10℃加热到40℃，若加热片的吸热效率为55%，那么加热片材料的比热容是多少？ 【答案】（1）0.5A；（2）19.8Ω；（3） 【解析】（1）座椅垫处于“低温”时的电流 （2）电源电压不变，高温挡功率最大，由可知，电路中电阻应最小，结合电路图可知，座椅垫处于“高温”挡时只有R2接入电路，由可得，R2的阻值 由电路图可知，座椅垫处于“低温”挡时，R1与R2串联接入电路，电路中的总电阻 则R1的电阻 （3）座椅垫处于“高温”挡时，10min消耗的电能 由题意可知，加热片吸收的热量 加热片材料的比热容 答：（1）座椅垫处于“低温”时，电路中的电流是0.5A； （2）加热片R1的阻值是19.8Ω； （3）加热片材料的比热容是。 3.（电热计算题）如图甲所示的汽车在平直路面上匀速行驶，过一段时间发现汽车消耗4kg汽油，汽油在气缸内完全燃烧释放能量的40% 随废气通过热电转换装置，如图乙所示。汽油热值取q=5×107J/kg．研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？ 甲 乙 【答案】1.5×107J；1.5×104s． 【解析】汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，可求转化的能量，由提高到15%可求转换的电能，由W=Pt可求时间． 汽油完全燃烧释放的热量：Q放=mq汽油=5kg×5×107J/kg=2.5×108J； 汽油燃烧释放能量的40%，由公式Q′=Q放η1=2.5×108J×40%=1×108J， 转换的电能：W′=Q′η2=1×108J×15%=1.5×107J； 由P=可得，这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作的时间： t===1.5×104s． 4．如图甲为一款养生壶，其加热原理如图乙所示。养生壶的额定电压为220V，R1、R2均是发热电阻，其中R2=506Ω。养生壶正常工作时，开关置于“1”为加热挡，电路中电流为5A；开关置于“2”为保温挡。求： （1）当开关置于“1”时，R1的阻值及R1消耗的电功率； （2）当开关置于“2”时，养生壶1min消耗的电能； （3）将壶内500g的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量。    【答案】（1）44Ω，1100W；（2）；（3） 【解析】（1）当开关置于“1”时，电路为R1的简单电路，由欧姆定律可知，R1的阻值 由P=UI=12R得，R1消耗的电功率 （2）当开关置于“2”时，电阻R1和R2串联，电路的总电阻 养生壶1min消耗的电能 （3）养生壶加热时，水吸收的热量 答：（1）当开关置于“1”时，R1的阻值为44Ω，R1消耗的电功率为1100W； （2）当开关置于“2”时，养生壶1min消耗的电能为； （3）水吸收的热量为。 5．节能减排是当今社会的主题，充分利用太阳能是当今社会发展的需要。太阳能热水器已经走进千家万户，如图所示是小明家的太阳能热水器。它在晴天利用太阳能集热，则用标有“220V 2000W”字样的电热管对水加热。该太阳能热水器的容积为0.12m3，求：[水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃)，水的密度ρ水=1.0×103kg/m3] （1）该热水器电热管正常工作时的电阻； （2）利用太阳能将满箱水的温度从25℃加热到75℃，水吸收的热量； （3）与上述水吸收热量相当的电能可供“220V 40W”的电灯正常工作时间。 【答案】（1）24.2Ω；（2）2.52×107J；（3）175h 【解析】（1）由可得热水器电热管正常工作时的电阻为 （2）可得热水器满箱水的质量为 m=ρ水V=1.0×107kg/m3×0.12m3=120kg 水吸收的热量为 Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×120kg×(75℃-25℃)=2.52×107J （3）由题知水吸收热量相当的电能，W=Q吸，水吸收热量相当的电能可供“220V 40W”的电灯正常工作的时间 答：（1）该热水器电热管正常工作时的电阻是24.2Ω； （2）利用太阳能将满箱水的温度从25℃加热到75℃，水吸收的热量是2.52×107J； （3）这些电能可供“220V 40W”的电灯正常工作175h。 6. 如图甲所示为某品牌电热水壶。该型号电热水壶内部简化电路如图乙，额定电压为，具有加热、保温两挡。保温挡额定功率为，双触点开关只能在触点1和、和3及3和4之间切换。、是两个阻值不变的发热元件，其中。现将此电热水壶装入初温为的水，接到的家庭电路中，选用加热挡加热至。已知该电热水壶加热效率为，，。求： （1）电热水壶中水吸收热量； （2）加热挡的电功率； （3）需要的加热时间。 【答案】（1）；（2）900W；（3）210s 【解析】（1）水的质量为 水吸收的热量为 （2）由可知，电阻越小时，电功率越大，故当开关接2和3时为保温挡，只有R1工作，当开关接3和4时，为加热挡，此时R1和R2并联，的功率为 故加热功率为 （3）电热水壶加热时消耗的电能为 则加热时间为 答：（1）电热水壶中水吸收的热量为； （2）加热挡的电功率为900W； （3）需要的加热时间为210s。 7. 某电热水壶的额定电压为220V，额定加热功率为1000W，电热丝R在电路中的位置如图所示。[]求： （1）正常工作时，电热丝的电阻R； （2）用该电热水壶把质量为1kg的水从20℃加热至100℃，水吸收的热量； （3）在第（2）问中，水壶正常工作，若电热丝产生的热量80%被水吸收，则该过程需要多少秒？ 【答案】（1）48.4Ω；（2）；（3）420s 【解析】（1）由可知，正常工作时，电热丝的电阻为 （2）用该电热水壶把质量为1kg的水从20℃加热至100℃，水吸收的热量 （3）水壶正常工作，若电热丝产生热量80%被水吸收，则电热丝产生的热量为 由 可得，该过程需要的时间为 答：（1）正常工作时，电热丝的电阻R为48.4Ω； （2）用该电热水壶把质量为1kg的水从20℃加热至100℃，水吸收的热量为； （3）在第（2）问中，水壶正常工作，若电热丝产生的热量80%被水吸收，则该过程需要420秒。 8. 如图甲所示是我市某公园的便民饮水点及其饮水机内部电路简化图，其中的阻值为48.4Ω，和均为阻值不变的电热丝，饮水机有加热和保温档，正常工作时，保温档功率为110W。[] （1）求饮水机在保温档正常工作时的电流； （2）当只有饮水机工作时，将3kg水从10℃加热到100℃，加热前后公园安装的数字式电能表示数如图乙所示，求饮水机的加热效率； （3）为节能减排，相关部门计划在该公园安装如图丙所示的太阳能电池为饮水机供电。已知晴天太阳能电池一天能发电0.4kW·h，要求所有太阳能电池晴天一天的发电量能供饮水机使用3天。饮水机每天正常工作加热时间计为3h，保温时间计为8h，求至少要安装多大面积的太阳能电池。 【答案】（1）0.5A；（2）90%；（3）29.1m2 【解析】（1）正常工作时，保温档功率为110W，则在保温档正常工作时的电流 （2）将3kg水从10℃加热到100℃，水吸收热量 由加热前后公园安装的数字式电能表示数可知，消耗电能 饮水机的加热效率 （3）由甲图可知，闭合开关S和S1，电路中只有R1工作，由可知为加热档，则加热档功率 饮水机每天正常工作加热时间计为3h，保温时间计为8h，3天消耗电能 已知晴天1m2太阳能电池一天能发电0.4kW·h，则至少要安装的太阳能电池面积 答：（1）饮水机在保温档正常工作时的电流为0.5A； （2）饮水机的加热效率为90%； （3）至少要安装的太阳能电池面积为29.1m2。 9. 中国茶文化源远流长。图示是一款智能煮茶机的简化电路图，电源电压，、、是阻值不变的电热丝，用于“加热”或“保温”，，，S为电源开关，通过温控开关可实现“加热”和“保温”状态的切换，煮茶机的“加热”功率，“加热”效率。煮茶机会根据用户选择的茶品和所需茶水浓度不同进行智能工作，其工作过程是首先将水“加热”至，然后继续以“加热”功率再进行相应时间的“煮茶加热”（“煮茶加热”时间如表格所示），最后自动进入“保温”状态。将0.8L、初温为的水装入煮茶机，水的比热容，水的密度。 茶品 低浓度“煮茶加热”时间 中浓度“煮茶加热”时间 高浓度“煮茶加热”时间 乌龙茶 2min 5min 10min 红茶 1min 2min 5min 黑茶 2min 5min 7min （1）求将水“加热”至过程中水吸收的热量； （2）求煮茶机的“保温”功率； （3）若用户选择“红茶高浓度煮茶”，煮茶机经过将水“加热”至、“煮茶加热”和“保温”状态，共工作15min，求这个过程煮茶机消耗的电能。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】（1）将水“加热”至100°C过程中水吸收的热量为 （2）由题意可知 则定值电阻R0的阻值为 煮茶机的“保温”功率为 （3）将水“加热”至100°C过程中消耗的电能为 将水“加热”至100°C过程需要的时间为 由表格可知，若用户选择“红茶高浓度煮茶”，“煮茶加热”时间为5min，则保温时间为 煮茶机经过将水“加热”至100°C、“煮茶加热”和“保温”状态，共工作15min，这个过程煮茶机消耗的电能为 10. 月球上盖房子，真的遥不可及吗？我国某高校科研团队提出设想：利用月球土壤烧制出月壤砖，为人类在月球上建起科研基地做准备。如图甲所示，是“飞天”兴趣小组为月球科研基地工作人员设计的一款节能水暖电热毯，主要特点是A、B两区既可以单独使用，也可以同时使用，从而达到节能高效的目的。简化电路如图乙所示，电源电压U=220V，，均为电热丝，。已知水的比热容，求： （1）单独使用A区时，若将电热毯中质量为0.5kg的水从20℃加热到50℃，用时600s： ①水吸收的热量； ②消耗的电能W； ③正常工作时的加热效率η（结果保留一位小数）； （2）如果同时使用A区和B区，电路中的总功率P。 【答案】（1），6.6×104J，95%；（2）220W 【解析】（1）水吸收的热量为 当闭合S和时，A区单独工作，单独工作的功率为 则消耗的电能为 正常工作时的加热效率为 （2）当S，，都闭合时，A、B两区同时工作，、并联，并联电压相等，，根据可知、功率相等，则如果同时使用A区和B区，电路中的总功率为 答：（1）单独使用A区时，水吸收的热量为，消耗的电能W为6.6×104J；正常工作时的加热效率为95%； （2）如果同时使用A区和B区，电路中的总功率P为220W。 11. 如图甲所示是一款利用高温水蒸气熨烫衣服的家用便携式挂烫机，它的正常工作电压为220V。有高温、低温两个加热档位，其内部简化电路如图乙所示，当双触点开关S接触1和2时为关机状态。、是两个阻值不变的电热丝，。求： （1）挂烫机使用低温档位正常工作时的电功率为多少？ （2）若某次使用时，用高温档位正常工作，将0.2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是多少？ （3）若（2）问中用高温档位正常工作，加热过程共用时80s，则此次加热过程，该挂烫机的加热效率是多少？ 【答案】（1）500W；（2）；（3）84% 【解析】（1）当开关接触2和3时，与串联接入电路，使用低温档位工作，与串联总电阻为 使用低温档位正常工作时的电功率 （2）水吸收的热量是 （3）当开关接触3和4时，只有工作，用高温档位加热，挂烫机高温档位的电功率 挂烫机高温档位加热消耗的电能 该挂烫机的加热效率 答：（1）挂烫机使用低温档位正常工作时的电功率为500W； （2）水吸收的热量是6.72×104J； （3）此次加热过程，该挂烫机的加热效率是84%。 12. 某家用电热水壶有加热和保温两档，内部电路简化示意图如图甲所示，其中R1和R2均为阻值不变的发热电阻。某次使用该电热水壶烧水过程中，消耗的电功率随时间变化的图象如图乙所示。求： (1)该电热水壶加热和保温时的电流之比； (2)电阻R2的阻值； (3)给1.2kg的水加热，使水温从20℃升至80℃热水壶的工作效率为90%，需要多长加热时间。 【答案】(1)；(2)；(3)210s。 【解析】(1)由乙图可知，加热时的功率为1600W，根据公式可算出加热时的电流I为 保温时的功率为400W，根据公式可算出保温时的电流I为 加热和保温时的电流之比为 (2)加热时的功率为1600W，根据公式可算出R1的电阻为 保温时R1、 R2串联，功率为400W，根据公式可算出R总的电阻为 R2的电阻为 (3) 1.2kg的水，使水温从20℃升至80℃吸收的热量为 热水壶的工作效率为90%，根据公式可算出放出的热量为 电热水壶消耗的电能等于，根据公式可算出所需时间为 13. 某品牌电热水壶铭牌如图甲所示，该电热水壶内部简化电路图如图乙所示。该电热水壶正常工作时，将初温为20℃的水加热至沸腾，用时。已知：外界大气压为1标准大气压，，。 （1）只闭合时，该电热水壶处于______（选填“保温”或“加热”）状态； （2）求电阻的阻值；（ ） （3）求在上述过程中电热水壶烧水的效率。（ ） 【答案】 （1） 保温 （2） （3） 【解析】（1）分析电路可知，只闭合时，、串联，此时电路总电阻最大，根据可知总功率最小，为保温状态；、均闭合时，单独工作，此时电路总电阻较小，根据可知总功率最大，为加热状态。 （2）加热状态时，单独工作，则阻值为 保温状态时，、串联，则总电阻为 则电阻的阻值为 （3）水的质量为 水吸收的热量为 消耗电能为 则电热水壶烧水的效率为 14. 如图所示为某储水式电热水器的铭牌，它表明该热水器的额定电压为___V。若该热水器正常工作3000s，可将一箱装有额定容量的水从25℃加热到50℃，则这个过程中水吸收的热量为___J，热水器的效率为___%（结果保留整数）。水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。 型号 额定电压 220V 额定容量 80L 额定频率 50Hz 额定最高温度 75℃ 额定功率 3000W 防水等级 IP×4 额定内压 0.8MPa 出厂编号 【答案】 220 8.4×106 93% 【解析】由表中数据可得，该热水器的额定电压为220V。 由题意可得，额定容量的水的质量为 由题意及可得，该过程中水吸收的热量为 过程中所消耗的电能为 W=Pt=3000W×3000s=9×106J 则热水器的效率为 15. 一款小型电火锅如图甲所示，通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能；图乙是它的简化电路图，均为加热电阻（阻值保持不变）。已知的阻值为176Ω，电火锅的部分参数如下表所示。求： （1）的阻值是多少？ （2）电火锅在低温挡工作时的功率是多少？ （3）某次使用时，在标准大气压下，用中温挡将1kg水从20℃加热到沸腾，用时14min，不计热量损失，该电火锅中温挡的实际功率是多少？ 额定电压 220V 低温挡功率 中温挡功率 440W 高温挡功率 1100W 【答案】（1）66Ω；（2）220W；（3）400W 【解析】（1）从表格中可知，高温档的功率为1100W，再由图乙可知，当高温档时，只R3连入电路，电源电压为220V，由得，R3的电阻值为 从表中还可知道，中温档的功率为400W，再由图乙，中温档时，只有R2和R3串联接入电路，电源电压220V，根据电功率推导式得 解得，即R2的阻值是。 （2）低温档时，R1，R3串联，由（1）得电火锅在低温挡工作时的功率为 （3）水吸收的内能为 不计热损失，高温档时，消耗的电能为 该电火锅的实际功率为 答：（1）的阻值是66Ω； （2）电火锅在低温挡工作时的功率是220W； （3）该电火锅中温档的实际功率是400W。 16. 小丹的奶奶阴雨天会腿疼，孝顺的小丹用电热暖水袋帮奶奶热敷，电热暖水袋铭牌上标有“220V 350W”。若电热暖水袋内装有1kg的水，正常工作时，将25℃的水加热到55℃，用时7min20s。（计算结果保留1位小数）求电热暖水袋： （1）正常工作的电流。 （2）加热过程中的热效率。 （3）提出一条安全使用的注意事项。 【答案】（1）1.6A；（2）81.8%；（3）见解析 【解析】（1）电热暖水袋正常工作的电流 （2）水吸收的热量为 消耗的电能为 则加热过程中的热效率 （3）充电结束后及时断电、充电时不要接触水、插入插座时不能用湿手触碰带电体、平放加热、禁止通电时使用、充电时远离儿童、不得插入尖锐物品等合理即可。 答：（1）正常工作的电流1.6A； （2）加热过程中的热效率81.8%； （3）详见解析。 17. 我国海阳核电厂在利用核能发电的同时给居民供暖。其工作流程如图所示，核燃料反应堆内有低浓度的铀-235，发生核反应后产生大量的热，一回路和二回路是两个互不相通的水循环回路，一回路的水流过核燃料反应堆的堆芯，带走核反应堆产生的热量，在蒸汽发生器中将热量传递给二回路的水，然后流回堆芯，二回路的水在蒸汽发生器中受热，产生大量高温水蒸气，水蒸气做功推动汽轮机发电，做功后的水蒸气冷凝后返回蒸汽发生器。核能供暖是将发电之后的低品位余热取出来通过管道送给居民。单个机组，如果仅供电，每秒提供的电能为；若在供电的同时进行供热，每秒提供的电能为、热量为，对单个机组核燃料反应堆产生的能量使用效率提高了3.2%。（标准煤的热值取） （1）核燃料反应堆中的铀-235是______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。二回路中的水在蒸汽发生器中发生______（填物态变化名称）吸收热量； （2）在下列方框中补充完整核能发电的能量转化过程______________； （3）若给居民供热，相当于完全燃烧多少千克标准煤产生的热量？______ （4）单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量为______J。 【答案】 （1）不可再生 汽化 （2）机械能 （3） 1.8×108 （4）5×109 【解析】（1）核燃料反应堆中的铀-235在短时间内不能再生，是不可再生能源。 二回路中的水在蒸汽发生器中变成水蒸气，发生汽化，吸收热量。 （2）由图得，核能先转化为内能，再转化为机械能推动汽轮机，产生电能。 （3）依题意得，标准煤产生的热量为 由得，标准煤完全燃烧的质量为 （4）依题意得，单个机组，如果仅供电，每秒提供的电能为；若在供电的同时进行供热，每秒提供的电能为、热量为，对单个机组核燃料反应堆产生的能量使用效率提高了3.2%，则 单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量为 18. 如图，甲、乙两个透明容器内均装有质量为100g、初温为25℃的某种绝缘液体，甲、乙中都有一段电阻丝，，。闭合开关，电流表的示数为1.2A。通电120s后，甲中温度计的示数为29℃。求： （1）两端的电压； （2）的电功率； （3）电流通过产生的热量； （4）液体的比热容（不计热量损失）。 【答案】（1）12V；（2）14.4W；（3）；（4） 【解析】（1）分析电路可知，、串联，电流表测电路电流。两端的电压为 （2）的电功率为 （3）电流通过产生的热量为 （4）不计热量损失，则甲中液体吸收的热量为 根据，液体的比热容为 答：（1）两端的电压为12V； （2）的电功率为14.4W； （3）电流通过产生的热量为； （4）液体的比热容为。 19. 月球上盖房子，真的遥不可及吗？我国某高校科研团队提出设想：利用月球土壤烧制出月壤砖，为人类在月球上建起科研基地做准备。如图甲所示，是“飞天”兴趣小组为月球科研基地工作人员设计的一款节能水暖电热毯，主要特点是A、B两区既可以单独使用，也可以同时使用，从而达到节能高效的目的。简化电路如图乙所示，电源电压U=220V，，均为电热丝，。已知水的比热容，求： （1）单独使用A区时，若将电热毯中质量为0.5kg的水从20℃加热到50℃，用时600s： ①水吸收的热量； ②消耗的电能W； ③正常工作时的加热效率η（结果保留一位小数）； （2）如果同时使用A区和B区，电路中的总功率P。 【答案】（1），6.6×104J，95%；（2）220W 【解析】（1）水吸收的热量为 当闭合S和时，A区单独工作，单独工作的功率为 则消耗的电能为 正常工作时的加热效率为 （2）当S，，都闭合时，A、B两区同时工作，、并联，并联电压相等，，根据可知、功率相等，则如果同时使用A区和B区，电路中的总功率为 答：（1）单独使用A区时，水吸收的热量为，消耗的电能W为6.6×104J；正常工作时的加热效率为95%； （2）如果同时使用A区和B区，电路中的总功率P为220W。 20. 小明是家务小能手，经常用挂烫机尉烫衣服。挂烫机是通过电热丝加热水箱中的水，产生水蒸气来熨烫衣服。它的正常工作电压为220V，水箱最多装水0.2kg，加热功率有大、小两个档位，其工作原理图如图甲所示。其中电热丝，。 （1）熔断器在电路中起到______作用。 （2）若将水箱中0.2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收多少热量？ （3）挂烫机在大档位工作时的额定功率是多大？ （4）小明是一个爱思考的孩子，他把电路原理图改为乙图，也设有两个档位。已知熔断器允许通过的最大电流为8A，请判断乙图电路是否合理，通过计算说明原因。 【答案】 （1）保护电路 （2） （3）1210W （4）不合理，原因见详解 【解析】（1）熔断器能电路电流过大时自动熔断，起到保护电路。 （2）将水箱中0.2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量为 （3）当电路中只有工作时为大档位，其额定功率为 （4）方法一：电路允许最大总功率为 R1和R2并联时，电路总功率最大 所以不合理。 方法二：R1和R2并联时，R1的电流为 R1的电流为 电路总电流最大为 所以不合理。 21. 图甲是一款多功能养生壶，图乙是它的简化电路图，其中R1、R2为电热丝，R1=R2且电阻不变，下表为其铭牌，其中高温挡的额定功率已模糊不清，已知ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)。在正常工作的情况下，试问： 项目 参数 电源电压（V） 220 低温挡功率（W） 200 中温挡功率（W） 400 高温挡功率（W） 容积（L） 1.5 （1）在1标准大气压下，将初温是30℃的一壶水烧开，水需要吸收多少热量？ （2）高温挡功率是多少？ （3）若养生壶用高温挡来加热且加热效率为75%，烧开这一壶水需要多长时间？ 【答案】（1）4.41×105J；（2）800W；（3）735s 【解析】（1）由题可知，水的体积为 V=1.5L=1.5×10-3m3 水的质量 m=ρV=1.0×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.5kg 水吸收的热量 Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1.5kg×(100℃-30℃)=4.41×105J （2）根据分析电路可知，当S1断开，S2接A时，R1、R2串联，为低温档；当S1闭合，S2断开时，只有R1，为中温档；当S1闭合，S2接B时，R1、R2并联，为高温档。因此R1的阻值为 因为R1=R2，根据并联电路电阻的特点，总电阻为 解得R=60.5Ω。则高温档功率 （3）养生壶用高温挡来加热且加热效率为75%，则需要电流做功为 烧开这一壶水的时间 答：（1）在1标准大气压下，将初温是30℃的一壶水烧开，水需要吸收热量为4.41×105J； （2）高温挡功率是800W； （3）若养生壶用高温挡来加热且加热效率为75%，烧开这一壶水需要735s。 22. 某款带保温功能的电水壶，其简化电路图如图所示，S为总开关， S1为自动控制开关， R1和R2为阻值不变的发热电阻，R2=840Ω， 加热功率为 1210W，电水壶将质量1kg、初温20℃的水烧开，加热效率为84%。[c 水=4.2×103J/(kg∙℃)，标准大气压]求： （1）水吸收的热量； （2） 把水烧开需要多长时间（结果保留整数）； （3）电水壶的保温功率。 【答案】（1）3.36×105J；（2）331s；（3）55W 【解析】 （1）在一个标准大气压下，将1kg、20℃的水烧开即为100℃，温度升高了80℃，则水吸收的热量为 （2）加热器加热过程中将电能转化内能，加热器加热效率为84%，根据热平衡方程可得 即把水烧开所需时间 （3）电源电压为220V，R1和R2为阻值不变的发热电阻，当闭合开关S、S1时，只有电阻R1接入电路，此时为高温档，由公式 可得 当只闭合开关S时，R1和R2串联，电阻最大，电水壶为保温档，电路中总电阻为 R总= R1+R2=40Ω+840Ω=880Ω 保温功率为 答：（1）电水壶将质量1kg、初温20℃的水烧开，水吸收的热量3.36×105J； （2）电热水壶把水烧开需要的时间约为331s； （3）电水壶的保温功率为55W。 23. 恒温箱广泛应用于医疗、科研、化工等行业部门，图示为某恒温箱的工作原理图。S为电源开关，通过控制温控开关可实现“保温”“加热”两个挡位间的切换。电源电压，、是电热丝，，“加热”时恒温箱的电功率。将恒温箱两气孔封闭，闭合开关S，置于“加热”挡位，箱内温度从升至设定的恒温温度，用时130s，该段时间内的加热效率。恒温箱的容积，箱内空气密度，箱内空气的比热容。求： （1）“保温”时恒温箱的电功率； （2）电热丝的阻值； （3）恒温箱的恒温温度。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】（1）由图可知，当闭合开关S，温控开关S1置于右边两个触点时，R1和R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由可知，电路中的总功率最大，恒温箱处于加热挡，当闭合开关S，温控开关S1置于左边触点时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，恒温箱处于保温挡，“恒温”时恒温箱的电功率为 （2）由于并联电路中各用电器的电功率之和等于电路的总功率，则加热挡工作时R2的电功率为 由可知，R2阻值为 （3）由可知，恒温箱消耗的电能为 由可知，恒温箱内气体吸收的热量为 由可知，恒温箱内气体的质量为 由可知，恒温箱的恒温温度为 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025年中考三轮复习查缺补漏77个亮点特色微专题集中练 专题38 热学与电学知识体系内的综合计算问题专项练 1. 一款小型电火锅如图甲所示，通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能；图乙是它的简化电路图，均为加热电阻（阻值保持不变）。已知的阻值为176Ω，电火锅的部分参数如下表所示。求： （1）的阻值是多少？ （2）电火锅在低温挡工作时的功率是多少？ （3）某次使用时，在标准大气压下，用中温挡将1kg水从20℃加热到沸腾，用时14min，不计热量损失，该电火锅中温挡的实际功率是多少？ 额定电压 220V 低温挡功率 中温挡功率 440W 高温挡功率 1100W 2. 小明的爸爸给自家的小汽车安装了电加热座椅垫如图甲。小明研究发现该座椅垫有“高温”、“低温”“关”三个挡位，其电路示意图如图乙，电源电压为18V，高温功率为20W，低温功率为9W。求： （1）座椅垫处于“低温”时，电路中的电流是多少？ （2）加热片R1的阻值是多少？ （3）座椅垫处于“高温”挡时，10min就可以将质量为0.5kg的加热片从10℃加热到40℃，若加热片的吸热效率为55%，那么加热片材料的比热容是多少？ 3.（电热计算题）如图甲所示的汽车在平直路面上匀速行驶，过一段时间发现汽车消耗4kg汽油，汽油在气缸内完全燃烧释放能量的40% 随废气通过热电转换装置，如图乙所示。汽油热值取q=5×107J/kg．研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？ 甲 乙 4．如图甲为一款养生壶，其加热原理如图乙所示。养生壶的额定电压为220V，R1、R2均是发热电阻，其中R2=506Ω。养生壶正常工作时，开关置于“1”为加热挡，电路中电流为5A；开关置于“2”为保温挡。求： （1）当开关置于“1”时，R1的阻值及R1消耗的电功率； （2）当开关置于“2”时，养生壶1min消耗的电能； （3）将壶内500g的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量。    5．节能减排是当今社会的主题，充分利用太阳能是当今社会发展的需要。太阳能热水器已经走进千家万户，如图所示是小明家的太阳能热水器。它在晴天利用太阳能集热，则用标有“220V 2000W”字样的电热管对水加热。该太阳能热水器的容积为0.12m3，求：[水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃)，水的密度ρ水=1.0×103kg/m3] （1）该热水器电热管正常工作时的电阻； （2）利用太阳能将满箱水的温度从25℃加热到75℃，水吸收的热量； （3）与上述水吸收热量相当的电能可供“220V 40W”的电灯正常工作时间。 6. 如图甲所示为某品牌电热水壶。该型号电热水壶内部简化电路如图乙，额定电压为，具有加热、保温两挡。保温挡额定功率为，双触点开关只能在触点1和、和3及3和4之间切换。、是两个阻值不变的发热元件，其中。现将此电热水壶装入初温为的水，接到的家庭电路中，选用加热挡加热至。已知该电热水壶加热效率为，，。求： （1）电热水壶中水吸收热量； （2）加热挡的电功率； （3）需要的加热时间。 7. 某电热水壶的额定电压为220V，额定加热功率为1000W，电热丝R在电路中的位置如图所示。[]求： （1）正常工作时，电热丝的电阻R； （2）用该电热水壶把质量为1kg的水从20℃加热至100℃，水吸收的热量； （3）在第（2）问中，水壶正常工作，若电热丝产生的热量80%被水吸收，则该过程需要多少秒？ 8. 如图甲所示是我市某公园的便民饮水点及其饮水机内部电路简化图，其中的阻值为48.4Ω，和均为阻值不变的电热丝，饮水机有加热和保温档，正常工作时，保温档功率为110W。[] （1）求饮水机在保温档正常工作时的电流； （2）当只有饮水机工作时，将3kg水从10℃加热到100℃，加热前后公园安装的数字式电能表示数如图乙所示，求饮水机的加热效率； （3）为节能减排，相关部门计划在该公园安装如图丙所示的太阳能电池为饮水机供电。已知晴天太阳能电池一天能发电0.4kW·h，要求所有太阳能电池晴天一天的发电量能供饮水机使用3天。饮水机每天正常工作加热时间计为3h，保温时间计为8h，求至少要安装多大面积的太阳能电池。 9. 中国茶文化源远流长。图示是一款智能煮茶机的简化电路图，电源电压，、、是阻值不变的电热丝，用于“加热”或“保温”，，，S为电源开关，通过温控开关可实现“加热”和“保温”状态的切换，煮茶机的“加热”功率，“加热”效率。煮茶机会根据用户选择的茶品和所需茶水浓度不同进行智能工作，其工作过程是首先将水“加热”至，然后继续以“加热”功率再进行相应时间的“煮茶加热”（“煮茶加热”时间如表格所示），最后自动进入“保温”状态。将0.8L、初温为的水装入煮茶机，水的比热容，水的密度。 茶品 低浓度“煮茶加热”时间 中浓度“煮茶加热”时间 高浓度“煮茶加热”时间 乌龙茶 2min 5min 10min 红茶 1min 2min 5min 黑茶 2min 5min 7min （1）求将水“加热”至过程中水吸收的热量； （2）求煮茶机的“保温”功率； （3）若用户选择“红茶高浓度煮茶”，煮茶机经过将水“加热”至、“煮茶加热”和“保温”状态，共工作15min，求这个过程煮茶机消耗的电能。 10. 月球上盖房子，真的遥不可及吗？我国某高校科研团队提出设想：利用月球土壤烧制出月壤砖，为人类在月球上建起科研基地做准备。如图甲所示，是“飞天”兴趣小组为月球科研基地工作人员设计的一款节能水暖电热毯，主要特点是A、B两区既可以单独使用，也可以同时使用，从而达到节能高效的目的。简化电路如图乙所示，电源电压U=220V，，均为电热丝，。已知水的比热容，求： （1）单独使用A区时，若将电热毯中质量为0.5kg的水从20℃加热到50℃，用时600s： ①水吸收的热量； ②消耗的电能W； ③正常工作时的加热效率η（结果保留一位小数）； （2）如果同时使用A区和B区，电路中的总功率P。 11. 如图甲所示是一款利用高温水蒸气熨烫衣服的家用便携式挂烫机，它的正常工作电压为220V。有高温、低温两个加热档位，其内部简化电路如图乙所示，当双触点开关S接触1和2时为关机状态。、是两个阻值不变的电热丝，。求： （1）挂烫机使用低温档位正常工作时的电功率为多少？ （2）若某次使用时，用高温档位正常工作，将0.2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是多少？ （3）若（2）问中用高温档位正常工作，加热过程共用时80s，则此次加热过程，该挂烫机的加热效率是多少？ 12. 某家用电热水壶有加热和保温两档，内部电路简化示意图如图甲所示，其中R1和R2均为阻值不变的发热电阻。某次使用该电热水壶烧水过程中，消耗的电功率随时间变化的图象如图乙所示。求： (1)该电热水壶加热和保温时的电流之比； (2)电阻R2的阻值； (3)给1.2kg的水加热，使水温从20℃升至80℃热水壶的工作效率为90%，需要多长加热时间。 13. 某品牌电热水壶铭牌如图甲所示，该电热水壶内部简化电路图如图乙所示。该电热水壶正常工作时，将初温为20℃的水加热至沸腾，用时。已知：外界大气压为1标准大气压，，。 （1）只闭合时，该电热水壶处于______（选填“保温”或“加热”）状态； （2）求电阻的阻值；（ ） （3）求在上述过程中电热水壶烧水的效率。（ ） 14. 如图所示为某储水式电热水器的铭牌，它表明该热水器的额定电压为___V。若该热水器正常工作3000s，可将一箱装有额定容量的水从25℃加热到50℃，则这个过程中水吸收的热量为___J，热水器的效率为___%（结果保留整数）。水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。 型号 额定电压 220V 额定容量 80L 额定频率 50Hz 额定最高温度 75℃ 额定功率 3000W 防水等级 IP×4 额定内压 0.8MPa 出厂编号 15. 一款小型电火锅如图甲所示，通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能；图乙是它的简化电路图，均为加热电阻（阻值保持不变）。已知的阻值为176Ω，电火锅的部分参数如下表所示。求： （1）的阻值是多少？ （2）电火锅在低温挡工作时的功率是多少？ （3）某次使用时，在标准大气压下，用中温挡将1kg水从20℃加热到沸腾，用时14min，不计热量损失，该电火锅中温挡的实际功率是多少？ 额定电压 220V 低温挡功率 中温挡功率 440W 高温挡功率 1100W 16. 小丹的奶奶阴雨天会腿疼，孝顺的小丹用电热暖水袋帮奶奶热敷，电热暖水袋铭牌上标有“220V 350W”。若电热暖水袋内装有1kg的水，正常工作时，将25℃的水加热到55℃，用时7min20s。（计算结果保留1位小数）求电热暖水袋： （1）正常工作的电流。 （2）加热过程中的热效率。 （3）提出一条安全使用的注意事项。 17. 我国海阳核电厂在利用核能发电的同时给居民供暖。其工作流程如图所示，核燃料反应堆内有低浓度的铀-235，发生核反应后产生大量的热，一回路和二回路是两个互不相通的水循环回路，一回路的水流过核燃料反应堆的堆芯，带走核反应堆产生的热量，在蒸汽发生器中将热量传递给二回路的水，然后流回堆芯，二回路的水在蒸汽发生器中受热，产生大量高温水蒸气，水蒸气做功推动汽轮机发电，做功后的水蒸气冷凝后返回蒸汽发生器。核能供暖是将发电之后的低品位余热取出来通过管道送给居民。单个机组，如果仅供电，每秒提供的电能为；若在供电的同时进行供热，每秒提供的电能为、热量为，对单个机组核燃料反应堆产生的能量使用效率提高了3.2%。（标准煤的热值取） （1）核燃料反应堆中的铀-235是______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。二回路中的水在蒸汽发生器中发生______（填物态变化名称）吸收热量； （2）在下列方框中补充完整核能发电的能量转化过程______________； （3）若给居民供热，相当于完全燃烧多少千克标准煤产生的热量？______ （4）单个机组核燃料反应堆每秒产生的能量为______J。 18. 如图，甲、乙两个透明容器内均装有质量为100g、初温为25℃的某种绝缘液体，甲、乙中都有一段电阻丝，，。闭合开关，电流表的示数为1.2A。通电120s后，甲中温度计的示数为29℃。求： （1）两端的电压； （2）的电功率； （3）电流通过产生的热量； （4）液体的比热容（不计热量损失）。 19. 月球上盖房子，真的遥不可及吗？我国某高校科研团队提出设想：利用月球土壤烧制出月壤砖，为人类在月球上建起科研基地做准备。如图甲所示，是“飞天”兴趣小组为月球科研基地工作人员设计的一款节能水暖电热毯，主要特点是A、B两区既可以单独使用，也可以同时使用，从而达到节能高效的目的。简化电路如图乙所示，电源电压U=220V，，均为电热丝，。已知水的比热容，求： （1）单独使用A区时，若将电热毯中质量为0.5kg的水从20℃加热到50℃，用时600s： ①水吸收的热量； ②消耗的电能W； ③正常工作时的加热效率η（结果保留一位小数）； （2）如果同时使用A区和B区，电路中的总功率P。 20. 小明是家务小能手，经常用挂烫机尉烫衣服。挂烫机是通过电热丝加热水箱中的水，产生水蒸气来熨烫衣服。它的正常工作电压为220V，水箱最多装水0.2kg，加热功率有大、小两个档位，其工作原理图如图甲所示。其中电热丝，。 （1）熔断器在电路中起到______作用。 （2）若将水箱中0.2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收多少热量？ （3）挂烫机在大档位工作时的额定功率是多大？ （4）小明是一个爱思考的孩子，他把电路原理图改为乙图，也设有两个档位。已知熔断器允许通过的最大电流为8A，请判断乙图电路是否合理，通过计算说明原因。 21. 图甲是一款多功能养生壶，图乙是它的简化电路图，其中R1、R2为电热丝，R1=R2且电阻不变，下表为其铭牌，其中高温挡的额定功率已模糊不清，已知ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)。在正常工作的情况下，试问： 项目 参数 电源电压（V） 220 低温挡功率（W） 200 中温挡功率（W） 400 高温挡功率（W） 容积（L） 1.5 （1）在1标准大气压下，将初温是30℃的一壶水烧开，水需要吸收多少热量？ （2）高温挡功率是多少？ （3）若养生壶用高温挡来加热且加热效率为75%，烧开这一壶水需要多长时间？ 22. 某款带保温功能的电水壶，其简化电路图如图所示，S为总开关， S1为自动控制开关， R1和R2为阻值不变的发热电阻，R2=840Ω， 加热功率为 1210W，电水壶将质量1kg、初温20℃的水烧开，加热效率为84%。[c 水=4.2×103J/(kg∙℃)，标准大气压]求： （1）水吸收的热量； （2） 把水烧开需要多长时间（结果保留整数）； （3）电水壶的保温功率。 23. 恒温箱广泛应用于医疗、科研、化工等行业部门，图示为某恒温箱的工作原理图。S为电源开关，通过控制温控开关可实现“保温”“加热”两个挡位间的切换。电源电压，、是电热丝，，“加热”时恒温箱的电功率。将恒温箱两气孔封闭，闭合开关S，置于“加热”挡位，箱内温度从升至设定的恒温温度，用时130s，该段时间内的加热效率。恒温箱的容积，箱内空气密度，箱内空气的比热容。求： （1）“保温”时恒温箱的电功率； （2）电热丝的阻值； （3）恒温箱的恒温温度。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$