2022年中考物理复习专题一：电学基础计算保温加热

这是一份2022年中考物理复习专题一：电学基础计算保温加热，共14页。
【专题简述】
中考物理三道计算题，电学计算一般会出现两道，计算题第一道近五年来以简单电路图的计算为主，属于必拿分选项，在计算题二题，三题会出现较复杂的电学计算，一般以保温加热问题，或者力电热综合问题出现，电热综合问题（温度范围）出现可能性大于电力综合问题（力的范围），两类问题都必须弄清楚滑动变阻器的范围
【知识简介】
电学之源
技能描述：本技能是解决电学问题的基本技能，电学万能油，简单问题，一招必秒，复杂问题，与其他技能结合使用，也能造成大额伤害
技能详情：
电学物理量在串并联中的关系
2.电学各物理量求解公式表
电位差大法
描述：利用电位差方法可以快速弄清楚对于复杂电路的电路连接情况，对于三个电阻以上的问题快速对于复杂问题破防，在结合基础知识造成伤害
详情:
1.电位差的描述
A.电位差可类比水位差，在正极是高水位即高电位，负极是低水位即低电位，电流从高电位流向低电位，两个电位只差即是该点所承担的电压
例：电阻左端电位20V，右端电位10V，则电阻电压＝20V-10V＝10V，电流从左端流向右端
20v 10V
目前我们规定负极电位为0V，右极电位数值则等于
沿着导线不通过任何用电器电位不变
利用电位差法我们可以轻松判断一些复杂电路的连接情况或判断电路故障
★ 如图所示，电源电压不变，当闭合开关S1、S2时，电流表A1的示数是1.1A，A2的示数是0.8A；当只闭合开关S1时，电流表A2的示数是0.6A。则下列说法正确（ ）
A．当闭合开关S1、S2时，只有L1、L2发光
B．当只闭合开关S1时，L1、L2、L3并联，电压表测的电源电压
C．当闭合开关S1、S2时，电流表A3的示数为0.5A，通过小灯泡L2的电流为0.2A
D．当闭合开关S1、S2、S3时，L1、L2并联，L3被短路，电压表也被短路
☆如图，电灯L1、L2、L3中的电流分别是I1、I2、I3，电阻分别为R1、R2、R3，且电流表A1示数为0.6A，A2示数为0.8A，A3示数为1.2A，电源电压为6V，则R1＝ Ω、R2＝ Ω、R3 Ω。
技巧突破
详情：
数轴法解决滑动变阻器范围问题
保温加热问题：
两个电阻：开关闭合的多加热，闭合的少保温
三个电阻：并高串低单个中
3.电功率范围问题总结及图像：
4.功率变化的特殊求法：
当题目知道变化前后的电流和电压变化量反之一样
【过关斩将】
计算题第一题:电学简单计算
方法：先翻译后计算
☆（2020•重庆）如图所示，电源电压不变，定值电阻R1阻值为10Ω，定值电阻R2阻值为20Ω．当开关S闭合后，电流表示数为0.2A．求：
（1）R1两端的电压；
（2）在10s内，电流通过R2做的电功。
☆（2020秋•沙坪坝区校级期末）如图所示，电路中电源电压恒定，定值电阻R1＝20Ω，闭合开关S1，电流表示数为0.3A，求
（1）电源电压是多少？
（2）再闭合开关S2，电流表示数为0.5A，则通电10s电流对电阻R2所做的功是多少？
☆（2021•沙坪坝区校级开学）如图所示的电路中，电源电压保持12V不变。R2的电阻值为30Ω。当S1、S3断开，S2闭合时，电流表的示数是0.3A，求：
（1）R1的电阻值；
（2）当S2断开，S1、S3闭合时，1min内电路消耗的电能。
2：保温加热问题
先判断后计算
适当利用比例可简化运算
R不变时：U12U22.=P1P2 W相等时：：U12U22.=t2t1
3.保温加热问题判断：
1.两个电阻：开关闭合的多加热，闭合的少保温
2.三个电阻：并高串低单个中
（类型一：简单电路）
★ （2019•沙坪坝区校级一模）如图甲是超超老师抽奖抽到的多功能养生壶，图乙是该品牌养生壶简化电路图，如表是该电器的相关参数。求：
（1）养生壶处于低温挡工作时，电路中的电流大小为多少A；
（2）R1的阻值为多少Ω；
（3）超超老师家的电能表上标有“3600revs/（kW•h）”的字样，他将家中的其它用电器都与电源断开，仅让该养生壶在高温挡下工作，观察125s内电能表的转盘转了88revs，则当时的实际电压为多少V？
☆（2021秋•九龙坡区校级期末）电陶炉因具有渐进式升温、对锅具材质无特殊要求，也无电磁辐射危害等优点，受到人们的广泛欢迎。如图甲所示，为某品牌电陶炉，其铭牌的主要参数如表所示，内部电路的简化示意图如图乙所示，R1、R2为阻值未知的电热丝。该电陶炉可以实现“高温挡”、“中温挡”、“低温挡”三种挡位加热。求：
（1）电陶炉使用“中温挡”正常工作时电路中的电流；
（2）在图乙中，当S闭合，S1断开，S2接b，电陶炉处于“低温挡”，该状态下电陶炉正常工作时消耗的电功率；
（3）用电高峰时用该电陶炉给一装有2kg的水壶加热，水的初始温度为25℃，用“高温挡”连续工作200s，水温升高到40℃，此时电陶炉的加热效率η为630891,求此时电陶炉实际电压（最终计算结果保留1位小数）[已知水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），电热丝的电阻不随温度变化，水吸收的热量跟电陶炉消耗的电能的比值叫做加热效率。]
类型二：特殊电路
★ （2020•重庆）水烧开后持续沸腾一段时间用于饮用更利于人体健康，为了满足这个要求，小罗设计了多挡位节能电烧水壶，电路原理如图甲。其中开关S为防干烧温控开关，通常情况闭合；定值电阻R1、R2为加热电阻，且R1为48.4Ω，R2阻值为R1的2倍。通过滑动金属滑杆上的滑块P，使它在不同的位置接触触点，实现多挡位变化（图乙）。他测得烧水壶用中功率挡给热水保温时，正常工作24s，将1kg的水从75℃加热到80℃．[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），不计温度对电阻的影响]求：
（1）此加热过程中热水所吸收的热量Q；
（2）此加热过程中烧水壶的热效率η（η＝，W为所消耗的电能）；
（3）用电高峰时，他请父母断开家中除烧水壶外的全部用电器，用烧水壶高功率挡加热一段时间后开始计时，经过30s后水沸腾，再以低功率挡持续加热30s。观察到电能表转盘在这60s内转了27转（电能表表盘如图丙），烧水壶工作的实际电压U实是多少。
☆（2021•重庆模拟）在市科技创新大赛中，我校物理兴趣小组小亮同学设计了一个多挡位的电热水器。图甲所示是他设计的电热水器的工作电路图，R1和R2是两根电热丝，R1＞R2。他设计的旋转开关如图乙所示，旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有共10个金属触点（在图乙中用“〇”表示，“〇”中标有1、2、3、4编号，编号相同的触点用导线连接）。可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接。例如图乙中，旋钮上的箭头指向图中位置D，此时，金属滑片将1、2两触点接通，同时另一端也将3、4两触点接通。当旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时，可以实现高温，中温2，中温1，低温四挡加热功率。具体功率如表所示（保留整数）
求：（1）电热水器在高温挡正常工作时的电流；
（2）低温挡的功率；
（3）用电高峰期，用电器的实际电压往往达不到额定电压220V，若测得该电热水器在高温挡时的实际功率为891W，则此时实际电压是多少？
（类型三：保温加热范围问题）
★ （2020春•沙坪坝区校级月考）如图为梁老师设计的可调节多挡位加热器电路。电源电压恒为18V，R1、R2为阻值恒定的加热电阻，R1＝10Ω，R2＝20Ω，R3为阻值可调的限流电阻。若电流表A的量程为0～0.6A，A1的量程为0～3A，电压表的量程为0～15V，在所有元件安全的前提下，求：
（1）当开关S、S1、S2都闭合时，处于快热挡，此时的功率为多少；
（2）当S闭合，S1、S2都断开时，处于调温挡，移动滑动变阻器滑片就可以自主调节加热电阻的发热功率。若滑片在距右端处时，加热电阻R1的功率为3.6W，此时滑动变阻器的功率；
（3）处于调温挡时调节滑动变阻器的滑片，电路中总功率的变化范围？
☆（2020•东胜区二模）如图，是一款各位奶爸奶妈的必备电器﹣﹣暖奶器，其铭牌如表，它有着高温消毒，中温加热和低挡保温的功能。其等效电路结构如图。已知：电源电压为36V，R1和R2为发热电阻，R3是规格为“20Ω5A”的滑动变阻器。S闭合，S1，S2均断开时，电器处于低温挡，移动滑片，可以手动调节低温挡的加热功率；S、S1闭合，R3均没有接入电路时，通过控制S2的通断，可以使电器处于高温挡或中温挡。求：
（1）电器以中温挡工作时，电路中的电流大小？
（2）R2的电阻大小？
（3）电压表的量程为“0～24V”，电流表量程为“0～3A”，在不损坏电路元件的前提下，低温挡手动调节的加热功率范围？
类型四：保温加热涉及比例问题
★ （2019•重庆）特高压技术可以减小输电过程中电能的损失。某发电站输送的电功率为1.1×105kW，输电电压为1100kV，经变压器降至220V供家庭用户使用。小明家中有一个标有“220V 2200W”的即热式水龙头，其电阻为R0，他发现冬天使用时水温较低，春秋两季水温较高，于是他增加两个相同的发热电阻R和两个指示灯（指示灯电阻不计）改装了电路，如图，开关S1可以同时与a、b相连，或只与c相连，使其有高温和低温两挡。求：
（1）通过特高压输电线的电流；
（2）改装前，若水龙头的热效率为90%，正常加热1分钟提供的热量；
（3）改装后，水龙头正常工作时高温挡与低温挡电功率之比为4：1，请计算出高温挡时的电功率。
☆（2017•巴彦淖尔）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挡之间切换，当磁控开关L线圈中的电流等于或大于20mA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20mA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cd）变化的关系如下表所示，当开关S闭合时：
（1）若控制电路中R0＝82Ω，U2＝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20mA时，工作电路处于何种挡位？将质量为2kg的水由50℃加热至100℃需吸收多少热量？
（3）若工作电路在加热和保温两种状态时R1的功率之比为25：9，求R1与R2的比值。
类型五：保温加热综合
★ （2021•九龙坡区校级二模）随着人们生活水平的提高，糖尿病患者越来越多，如图甲所示是一款养生电饭煲，可以煮出低糖米饭工作过程中先用高温加热煮沸，让大米吸热吸水后迅速膨胀，淀粉大量溶入米汤中，然后将米汤分离，再采用低温蒸煮米饭煮熟后自动进入保温状态，既能大大降低米饭中的糖分而且环保节能。内部结构电路如图乙所示，R1和R2均为加热电阻且保持不变，R是可变电阻，通过调节R可以让电饭煲进入保温状态，S1和S2为温控开关，设定好预设温度，通过S1、S2的断开与闭合（其中S2不能单独闭合），可以自动实现电饭煲的高温加热，低温蒸煮和保温状态的转换，图丙是电饭煲某次正常工作时完成一次煮熟米饭所消耗的电能随时间的变化关系。求：
（1）电饭煲正常工作时，高温功率是多少？
（2）某周末的晚饭时，小明想利用标有“3000imp/（kW•h）”字样的电能表测量家庭电路的实际电压，只让电饭煲接入电路，在高温状态下，她观察到电能表上的指示灯在2分钟内闪烁了81次，则此时的实际电压是多少？
（3）电饭煲在保温状态时每秒钟向外散失的热量Q跟电饭煲温度与环境温度的温差关系如图丁所示，假设加热电阻放出的热量能被电饭锅完全吸收。在额定电压下工作，在温度为20℃的房间使用，要求电饭煲温度保持为70℃，问应将R的阻值调为多大？
☆（2018春•沙坪坝区校级月考）物理实验室用的电加热恒温箱，其工作原理如图甲所示。控制电路由电压为U1＝9V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R和热敏电阻R1组成；工作电路由电压为U2＝220V的电源和电阻为R2＝48.4Ω的电热丝组成。其中，电磁继电器只有当线圈中电流达到0.05A时，衔铁才吸合，切断工作电路；热敏电阻R1的阻值随温度变化关系如图乙所示。求：
（1）电热丝工作时的电功率；
（2）若恒温箱的设定温度为80℃，电阻箱R接入电路的阻值；
（3）若要使恒温箱的设定温度低于80℃，电阻箱R接入电路的阻值应调大还是调小？简述理由。
大展身手
（2021•重庆模拟）如图所示，电源两端电压保持不变，电阻R2阻值为20Ω．闭合开关S后，电流表A1
的示数为0.5A，电流表A2的示数为0.3A。
求：（1）通电20s电阻R2消耗的电能；
（2）电源两端的电压；
（3）电阻R1的阻值。
（2021•重庆模拟）小渝家买了一个三挡位的电烤炉，电烤炉加热板部分的简化电路如图甲所示，R1、R2是定值电阻，可通过旋转开关实现高、中、低挡位切换。电烤炉的相关参数如表格丙所示，求：
（1）电烤炉在低温挡正常工作时的电流？（结果保留一位小数）
（2）电烤炉高温挡的功率？
（3）若在用电高峰期，家庭电路的实际电压为198V，电烤炉在中温挡工作30min能使图乙中的电能表表盘转动多少圈？
（2020秋•沙坪坝区校级月考）电压力锅集高压锅和电饭锅于一体，既安全又节能。如图甲所示，是某型号电压力锅简化的工作电路，R0是阻值为484Ω的保温电阻，R1是规格为“220V 880W”的主加热电阻，R2是副加热电阻。S自动接到a时，电压力锅正常工作时的最大电流为5A，用电压力锅分为“加热升压→保压→保温”三阶段，通过如图乙所示的锅内工作压强与时间“（P﹣t）”关系图像可了解其工作过程：接通电源S接a，当锅内工作压强达80kPa时，S1自动断开；当锅内工作压强降至60kPa时，S1又会自动闭合；当保压状态结束，S自动接到b，进入保温状态。
请回答如下问题：
（1）保温状态时的功率为多少？
（2）R2是的阻值为多少？
（3）电压力锅煮饭时，在正常加热升压和保压状态下共消耗的电能为多少？
（2020•包头）小宇家购置一款用来煎烤食物的双面电饼铛，上下盘既可以同时加热，也可以把上盘掀开，使用下盘单独加热。电饼铛简化的内部电路如图甲所示，闭合开关S1，温控开关S2接接线柱“2”时，下盘加热。再闭合开关S3，上盘也开始加热。当温度超过设定温度时，温控开关S2自动转接接线柱“1”，电饼铛进入保温状态。电饼
铛部分参数如图乙。（忽略温度对电阻阻值的影响：L1、L2、L3为指示灯，不计指示灯消耗的电能）求：
（1）下盘加热电阻R1的阻值和保温时电路中的额定电流；
（2）某次电饼铛在额定电压下煎烤食物时，指示灯L1、L2发光时间分别为10min、5min，电饼铛消耗的电能是多少？
（3）用电高峰时，小宇关闭家中其他用电器，用电饼铛下盘煎烤食物10min，电能表（如图丙）的转盘转过500转，则电饼铛的实际电压是多大？
（2021•港南区模拟）某课外科技活动小组设计一种孵化器的电路模型，如图，在一般情况下，只需灯光照明，已知电源电压为20V，R1为定值电阻，R2为发热电阻丝改成的滑动变阻器，其上标有“50Ω 1A”字样，电流表A的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～15V，灯泡上标有“12V 4.8W”的字样（忽略温度对灯丝电阻的影响）。当只需要灯光照明时，闭合S、S1，断开S2、S3，灯泡正常发光；温度太低，需要加热时，则闭合S、S3，断开S1、S2，通过调节滑动变阻器滑片达到调节孵化器的发热功率目的。求：
（1）小灯泡的电阻是多少？
（2）只闭合S、S1，通电15s，R1消耗的电能是多少？
（3）只闭合S、S3时，在保证电路安全情况下，电路消耗的最大功率与最小功率之比是多少？
项目
参数
电源电压（V）
220
低温挡功率（W）
275
中温挡功率（W）
550
高温挡功率（W）
1100
容积（L）
1
额定电压
220V
高温挡功率
1100W
中温挡功率
880W
低温挡功率
温度挡位
高温
中温2
中温1
低温
加热功率/W
1100
660
440
产品型号
XXXX型XXX色
产品名称
暖奶器
额定电压
36V
额定容量
两个奶瓶
额定功率
高温挡
280W
中温挡
180W
低温挡
？
光照强度E/cd
1
2
3
4
5
光敏电阻R/Ω
18
9
6
4.5
3
额定电压
220V
高温挡功率
中温挡功率
800W
低温挡功率
400W