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2021年中考物理三轮冲刺过关 专题25 热电力综合计算题对策（教师版含解析）
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这是一份2021年中考物理三轮冲刺过关 专题25 热电力综合计算题对策（教师版含解析），共11页。
一、解决电力热综合计算题一般涉及到的物理公式
1.物体吸热公式：Q吸=cm(t-t0)=cm△t
2.放热公式：Q放=cm(t0-t)=cm△t
3.热值公式：Q放=mq
4.热效率公式：η= Q有/Q总
5.速度公式：v=s/t
6.密度公式：ρ=m/V
7.重力公式：G=mg
8.压强公式：P=F/S
9.浮力公式：
(1)浮力产生的原因：F浮=F向上–F向下
(2)弹簧秤法：F浮=G–F
(3)阿基米的原理法即公式法：
F浮=G排=m排g
F浮=ρ水gV排
(4)物体在液体里漂浮或者悬浮：F浮=G
10.机械功：W=Fs；
11.功率：P=W/t
12.机械效率公式：η= W有/W总
13.电功公式：W=UIt
注意：公式W=UIt，适用于任何电路，而公式的变形式W=IRt和只适用于纯电阻电路，即将电能全部转化为热能的电路。
14.电功率公式：
(1)定义式P=W/t
(2)计算式：P=UI
(3)推导式:.
二、解决电力热综合计算题一般涉及到的物理规律
1.热平衡方程：Q吸= Q放
2.二力平衡条件：作用在同一物体上的两个力，大小相等、方向相反，两个力在同一套直线上。
拓展：同一物体水平向左的力之和等于水平向右的力之和；竖直向上的力之和等于竖直向下的力之和。
3.液体压强规律：P=ρgh
4.阿基米德原理：
5.杠杆平衡条件：F1L1=F2L2
6.串并联电路电流、电压特点：
串联电路：
(1)串联电路中各处电流相等，即I=I1=I2=……=In；
(2)串联电路两端的电压等于各支路电压之和,即:U=U1+U2+……+Un；
(3)串联电路的总电阻等于各串联电阻阻值之和，即R=R1+R2+……+Rn。
并联电路：
(1)并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，即I=I1+I2+……+In；
(2)各并联支路两端电压相等，即：U=U1=U2=……=Un；
(3)并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻的阻值倒数之和，即1/R=1/R1+1/R2+……+1/Rn。
7.欧姆定律：I=U/R
8.焦耳定律：Q=IRt
中考典型例题解析
【例题1】进入三月份以来，东营街头出现了一种共享电动汽车。下表是这种汽车的主要参数。(g取10N/kg)
(1)电动机是电动汽车的核心部分，电动机工作时能量的转化是 。电动机的工作原理是 。
(2)标准承载下，电动汽车静止时对水平地面的压强是多少？
(3)图2是电动汽车行驶在某路段的路程与时间图象，标准承载下，电动汽车以速度匀速行驶1分钟的耗电量为0.4kW•h，电动机的效率是多少？
(4)若某燃油汽车百公里耗油6升，每升油5.5元，电动汽车充电每度0.8元，通过计算比较使用燃油汽车与电动汽车哪种更经济？
【答案】(1)电能转化为机械能；通电线圈在磁场中受力转动；
(2)标准承载下，电动汽车静止时对水平地面的压强是5×105Pa；
(3)电动机的效率是75%；
(4)使用电动汽车更经济。
【解析】(1)电动机正常工作时，将电能转化为机械能，是利用通电线圈在磁场中受力转动原理工作的；
(2)乘客与车的总质量：
m=m1+m2=800kg+200kg=1000kg，
汽车对水平地面的压力：
F=G=mg=1000kg×10N/kg=104N，
汽车与水平地面的总接触面积：
S=4S0=4×50cm2=200cm2=2×10﹣2m2，
汽车对水平地面的压强：
p===5×105Pa；
(3)由图可知，电动汽车做匀速直线运动，当t1=3s时，s1=60m，
则电动汽车行驶的速度：
v===20m/s，
电动汽车以速度匀速行驶1分钟的路程：
s=vt=20m×60s=1200m，
电动汽车的牵引力：
F1=f=0.09G=0.09×104N=900N，
电动汽车牵引力做的功：
W有=F1s=600N×1200m=1.08×106J，
电动汽车发动机的效率：
η=×100%=×100%=75%；
(4)燃油汽车100km费用：6L×5.5元/L=33元，
电动汽车100km费用：22kW•h×0.8元/kW•h=17.6元，
因为17.6元小于33 元，所以使用电动汽车费用少，更经济。
【例题2】(2020甘肃天水)如图所示是某款电热水壶及相关信息表。现在该水壶内装入1L、初温为20℃的水，放置在水平桌面上。接通电源使其正常工作，在标准大气压下将水烧开。求：
(1)装入水后水壶对桌面的压强；
(2)水吸收的热量；
(3)此电热水壶在额定电压下正常工作7min可将1L水烧开，试计算该电热水壶的加热效率。[c水＝4.2×103J/(kg•℃)，g＝10N/kg]
【答案】(1)装入水后水壶对桌面的压强为750Pa；
(2)水吸收的热量为3.36×105J；
(3)该电热水壶的加热效率为80%。
【分析】(1)知道水壶内装水的体积，根据ρ＝求出水壶内装水的质量，根据G＝mg求出水壶内水的重力，装入水后水壶对桌面的压力等于水和水壶的重力之和，根据p＝求出装入水后水壶对桌面的压强；
(2)知道水的质量和比热容以及初温、末温(在标准大气压下水的沸点是100℃)，根据Q吸＝cm(t﹣t0)求出水吸收的热量；
(3)电热水壶在额定电压下正常工作时的功率和额定功率相等，根据W＝Pt求出消耗的电能，利用η＝×100%求出该电热水壶的加热效率。
【解答】(1)水壶内装水的体积：
V水＝1L＝1dm3＝1×10﹣3m3，
由ρ＝可得，水壶内装水的质量：
m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，
水壶内水的重力：
G水＝m水g＝1kg×10N/kg＝10N，
装入水后水壶对桌面的压力：
F＝G水+G水壶＝10N+5N＝15N，
装入水后水壶对桌面的压强：
p＝＝＝750Pa；
(2)在标准大气压下水的沸点是100℃，则水吸收的热量：
Q吸＝c水m(t﹣t0)＝4.2×103J∕(kg•℃)×1kg×(100℃﹣20℃)＝3.36×105J；
(3)由P＝可得，电热水壶消耗的电能：
W＝Pt′＝1000W×7×60s＝4.2×105J，
该电热水壶的加热效率：
η＝＝×100%＝80%。
【点评】本题考查了密度公式、重力公式、压强公式、吸热公式、电功公式、效率公式的综合应用，要注意在标准大气压下水的沸点是100℃。
临门一脚预测练
1.(2020江苏淮安)如图所示为某养生壶的电路原理图，其中R1和R2，都是发热电阻。该壶有“加热”和“保温”两种工作状态。该壶铭牌上提供的部分信息如下表所示：
(1)该壶允许装入水的最大质量是多少kg？(水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3)
(2)S1、S2闭合后，该壶在额定电压下工作时的发热功率是多少W？结合表格数据判断电路处于哪一种工作状态？
(3)R2阻值是多少Ω？
(4)用该壶加热2L的水，温度由50℃升高到100℃，水需要吸收多少J热量？该壶消耗的电能80%被水吸收，该过程需要消耗多少J电能？(水的比热容c水＝4.2×103J/(kg•℃)
【答案】(1)该壶允许装人水的最大质量是2kg；
(2)S1、S2闭合后，该壶在额定电压下工作时的发热功率是1100W，电路处于加热状态；
(3)R2阻值是42Ω；
(4)用该壶加热2L的水，温度由50℃升高到100℃，水需要吸收4.2×105J的热量，该壶消耗的电能80%被水吸收，该过程需要消耗5.25×105J的电能。
【分析】(1)由表格数据可知，该壶允许装入水的最大体积，根据ρ＝求出该壶允许装入水的最大质量；
(2)由电路图可知，S1、S2闭合后，电路为R1的简单电路，由表格数据可知R1的阻值，根据P＝UI＝求出该壶在额定电压下工作时的发热功率，然后与保温功率得出此时的状态；
(3)由电路图可知，S1闭合、S2断开时，R1与R2串联，养生壶处于低温档，根据P＝UI＝求出此时电路的总电阻，利用电阻的串联求出R2阻值；
(4)用该壶加热2L的水，温度由50℃升高到100℃，根据Q吸＝cm(t﹣t0)求出水需要吸收的热量，利用η＝×100%求出该过程需要消耗的电能。
【解答】(1)由表格数据可知，该壶允许装入水的最大体积：
V＝2L＝2dm3＝2×10﹣3m3，
由ρ＝可得，壶允许装入水的最大质量：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg；
(2)由电路图可知，S1、S2闭合后，电路为R1的简单电路，由表格数据可知，R1＝44Ω，
该壶在额定电压下工作时的发热功率：
P1＝＝＝1100W，
由1100W＞200W可知，电路处于加热状态；
(3)由电路图可知，S1闭合、S2断开时，R1与R2串联，养生壶处于低温档，
此时电路的总电阻：
R＝＝＝242Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，R2阻值：
R2＝R﹣R1＝242Ω﹣200Ω＝42Ω；
(4)用该壶加热2L的水，温度由50℃升高到100℃，水需要吸收的热量：
Q吸＝c水m(t﹣t0)＝4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(100℃﹣50℃)＝4.2×105J，
由η＝×100%可得，该过程需要消耗的电能：
W＝＝＝5.25×105J。
【点拨】本题考查了密度公式和电功率公式、吸热公式、效率公式的综合应用等，分清养生壶处于不同状态时电路的连接方式是关键。
2.(2020贵州黔西南)如图是一款可以设定不同出水温度的电热饮水器原理示意图，R是加热电阻丝，阻值为44Ω，R是热敏电阻，其阻值与温度的关系式为Rt=5+0.5t(式中Rt单位是Ω，t的单位是℃)，R0是设定温度的变阻器。控制电路中，电源电压为3V。当电磁维电器线圈中的电流小于等于10mA时，衔铁片会弹起，触点分离，热水器停止加热．[c=4.2×103J/(kg·℃)]
(1)如果将水只加热到80℃，闭合开关，则滑动变阻器阻值要调到多大？(电磁铁线圈电阻忽略不计)
(2)容器内装有700mL、初温为20℃的水，将其加热到100℃，用时4min，则该饮水器正常工作时加热效率是多少?
【答案】(1)；(2)
【解析】(1)由题可知，当温度为80℃时，热敏电阻的阻值为
设定温度为80℃，即80℃时，电路中的电流为10mA合0.01A，此时控制电路中的总电阻为
则滑动变阻器的阻值为
即滑动变阻器的阻值要调到255Ω。
(2)容器内装有700mL合700cm3，则容器内水的质量为
这些水温度由20℃的水升高到100℃，所吸收的热量为
饮水机的工作电路4min，所消耗的电功为
该饮水器正常工作时加热效率为
3.如图是家庭常用的电热水壶，其铭牌数据如表所示．若加热电阻的阻值不随温度变化而改变，且此时的大气压为1标准大气压．则：
额定电压
220V
额定加热功率
2000W
容量
1.5L
频率
50Hz
(1)电热水壶正常工作时，其加热电阻的阻值是多少Ω？
(2)装满水后，壶中水的质量是多少kg？(1L=1×10-3m3)
(3)将一满壶20℃的水在1标准大气压下烧开，需要吸收多少热量？[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
(4)不考虑热量损失，烧开这壶水，需要多长时间？
【答案】(1)24.2(2)1.5(3) 5.04×105J(4)252s
【解析】(1)方法一：加热电阻的阻值R=U2/P=(220V)2/2000W=24.2Ω
方法二：I=P/U=2000W/220V=(100/11)A
R=U/I=220V/(100/11)A=24.2Ω
(2)装满水后，壶中的水的质量
m=ρV=1×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.5kg
(3)水的末温：t=100℃
水吸收的热量：Q吸＝cm(t－t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1.5kg×(100℃-20℃)
=5.04×105J
(4)消耗的电能：W=Q吸=5.04×105J
所需要的时间：t=W/P=5.04×105J/2000W=252s=4.2min
4.如图所示的电路中，电源电压为8V，R2是阻值为40Ω的定值电阻，压敏电阻R1的阻值随压力的变化情况如图乙所示。当开关S闭合后，问：
(1)当压敏电阻R1受到的压力从0增加到3N的过程中，电流表示数的变化是______(填“增大”“减少”)？
(2)当电流表示数为0.4A时，压敏电阻受到的压力为多少？
(3)当电路连续工作10mim，电阻R2产生的热量为多少？
(4)若此热量的84%给20g的水加热，则水温升高多少？
【答案】(1)增大(2)2N(3)960J (4)9.6℃
【解析】(1)由图甲所示电路图可知，两电阻并联接在电源两端，电流表测干路电流；
由图乙所示可知，压力F由0增大到3N时，R1的阻值由100欧减小到30欧，则：
当F=0时，I=I1+I2=U/R1+ U/R2=0.28A；
当F=3N时，I=I1′+I2=≈0.47A；所以，电流表示数变大．
(2)通过定值电阻的电流：
I2=0.2A，
电流表示数为0.4A时，通过压敏电阻的电流：
I1=I-I2=0.4A-0.2A=0.20A，
此时压敏电阻阻值：R1=40Ω，
由图乙所示可知，R1=40Ω时，F=2N，则压力为2N；
(3)电阻R2产生的电热：
Q2=W2=UIt=8V×0.2A×10×60s=960J；
(4)由Q吸=cm△t，可得
△t=9.6℃．
5.如图，甲是电子秤的原理图(图中压力表是用电流表改装的)。已知电源电压为24V，电阻R0=60Ω，压力传感器Rx的阻值随所受压力F变化的图象如图乙，压力传感器表面能承受的最大压力为400N，压杆与压力传感器的接触面积是2×10﹣4m2(取g=10N/kg，托盘和压杆的质量忽略不计)。求：
(1)托盘里的物体质量越大，压力传感器的阻值如何变化？
(2)当通过压力表电流为0.2A时，压力传感器上方托盘里物体的质量是多少kg？
(3)当压力为200N时，通电700s，R0产生的焦耳热能使质量为0.1kg的水温升高多少℃？
【答案】(1)2×106(2)40(3)1
【解析】本题考查学生对串联电路电流和电阻特点、电功率和压强知识的掌握，同时结合欧姆定律分析实际问题得出正确结论，要学会灵活运用欧姆定律。
根据公式p=F/S求出传感器能够承受的最大压强；根据图乙分析压力为200N时，传感器的阻值；根据公式I=U/R计算出通过电路中的电流；由公式P=UI=I2R计算出R0的电功率。
(1)称量时，托盘里的物体质量越大，物体的重力越大。因为在水平面上物体的压力和自身的重力相等，所以压力传感器所受的压力越大，由乙图象可知，压力传感器的阻值越小。所以托盘里的物体质量越大，压力传感器的阻值越小。
(2)当通过压力表电流为0.2A时，由I=U/R得电路总电阻为
R总=U/I=24V/0.2A=120Ω
根据串联电路的总电阻等于各电阻之和可得：
Rx=R总﹣R0=120Ω﹣60Ω=60Ω
根据图象可知当Rx=60Ω时，传感器受到的压力为F0=400N
由于托盘和压杆的质量忽略不计，设托盘里物体的质量为m,则F0=G=mg
m=F0/g=400N/10N/kg=40kg
(3)由图甲知，R0与Rx串联，由图乙知，当压力为200N时，由乙图可知压力传感器Rx的阻值是180Ω
则通过R0的电流：
I0=I==24V/(180Ω+60Ω)=0.1A
R0产生的焦耳热：Q=I02R0t=(0.1A)2×60Ω×700s=420J
Q吸=Q
根据物体吸热公式Q吸=cm(t-t)得到
△t=(t-t)=Q吸/cm=Q/cm=420J/[4.2×103J /(kg·℃)×0.1kg]=1℃空车质量
800kg
每个轮胎与地面接触面积
50cm2
电池容量
44kW•h
标准承载
200kg
最大续航(充满电最大行驶路程)
200km
所受阻力与汽车总重的比值
0.09
额定功率
1000W
自重
5N
与桌面接触面积
200cm2
一、解决电力热综合计算题一般涉及到的物理公式
1.物体吸热公式：Q吸=cm(t-t0)=cm△t
2.放热公式：Q放=cm(t0-t)=cm△t
3.热值公式：Q放=mq
4.热效率公式：η= Q有/Q总
5.速度公式：v=s/t
6.密度公式：ρ=m/V
7.重力公式：G=mg
8.压强公式：P=F/S
9.浮力公式：
(1)浮力产生的原因：F浮=F向上–F向下
(2)弹簧秤法：F浮=G–F
(3)阿基米的原理法即公式法：
F浮=G排=m排g
F浮=ρ水gV排
(4)物体在液体里漂浮或者悬浮：F浮=G
10.机械功：W=Fs；
11.功率：P=W/t
12.机械效率公式：η= W有/W总
13.电功公式：W=UIt
注意：公式W=UIt，适用于任何电路，而公式的变形式W=IRt和只适用于纯电阻电路，即将电能全部转化为热能的电路。
14.电功率公式：
(1)定义式P=W/t
(2)计算式：P=UI
(3)推导式:.
二、解决电力热综合计算题一般涉及到的物理规律
1.热平衡方程：Q吸= Q放
2.二力平衡条件：作用在同一物体上的两个力，大小相等、方向相反，两个力在同一套直线上。
拓展：同一物体水平向左的力之和等于水平向右的力之和；竖直向上的力之和等于竖直向下的力之和。
3.液体压强规律：P=ρgh
4.阿基米德原理：
5.杠杆平衡条件：F1L1=F2L2
6.串并联电路电流、电压特点：
串联电路：
(1)串联电路中各处电流相等，即I=I1=I2=……=In；
(2)串联电路两端的电压等于各支路电压之和,即:U=U1+U2+……+Un；
(3)串联电路的总电阻等于各串联电阻阻值之和，即R=R1+R2+……+Rn。
并联电路：
(1)并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，即I=I1+I2+……+In；
(2)各并联支路两端电压相等，即：U=U1=U2=……=Un；
(3)并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻的阻值倒数之和，即1/R=1/R1+1/R2+……+1/Rn。
7.欧姆定律：I=U/R
8.焦耳定律：Q=IRt
中考典型例题解析
【例题1】进入三月份以来，东营街头出现了一种共享电动汽车。下表是这种汽车的主要参数。(g取10N/kg)
(1)电动机是电动汽车的核心部分，电动机工作时能量的转化是 。电动机的工作原理是 。
(2)标准承载下，电动汽车静止时对水平地面的压强是多少？
(3)图2是电动汽车行驶在某路段的路程与时间图象，标准承载下，电动汽车以速度匀速行驶1分钟的耗电量为0.4kW•h，电动机的效率是多少？
(4)若某燃油汽车百公里耗油6升，每升油5.5元，电动汽车充电每度0.8元，通过计算比较使用燃油汽车与电动汽车哪种更经济？
【答案】(1)电能转化为机械能；通电线圈在磁场中受力转动；
(2)标准承载下，电动汽车静止时对水平地面的压强是5×105Pa；
(3)电动机的效率是75%；
(4)使用电动汽车更经济。
【解析】(1)电动机正常工作时，将电能转化为机械能，是利用通电线圈在磁场中受力转动原理工作的；
(2)乘客与车的总质量：
m=m1+m2=800kg+200kg=1000kg，
汽车对水平地面的压力：
F=G=mg=1000kg×10N/kg=104N，
汽车与水平地面的总接触面积：
S=4S0=4×50cm2=200cm2=2×10﹣2m2，
汽车对水平地面的压强：
p===5×105Pa；
(3)由图可知，电动汽车做匀速直线运动，当t1=3s时，s1=60m，
则电动汽车行驶的速度：
v===20m/s，
电动汽车以速度匀速行驶1分钟的路程：
s=vt=20m×60s=1200m，
电动汽车的牵引力：
F1=f=0.09G=0.09×104N=900N，
电动汽车牵引力做的功：
W有=F1s=600N×1200m=1.08×106J，
电动汽车发动机的效率：
η=×100%=×100%=75%；
(4)燃油汽车100km费用：6L×5.5元/L=33元，
电动汽车100km费用：22kW•h×0.8元/kW•h=17.6元，
因为17.6元小于33 元，所以使用电动汽车费用少，更经济。
【例题2】(2020甘肃天水)如图所示是某款电热水壶及相关信息表。现在该水壶内装入1L、初温为20℃的水，放置在水平桌面上。接通电源使其正常工作，在标准大气压下将水烧开。求：
(1)装入水后水壶对桌面的压强；
(2)水吸收的热量；
(3)此电热水壶在额定电压下正常工作7min可将1L水烧开，试计算该电热水壶的加热效率。[c水＝4.2×103J/(kg•℃)，g＝10N/kg]
【答案】(1)装入水后水壶对桌面的压强为750Pa；
(2)水吸收的热量为3.36×105J；
(3)该电热水壶的加热效率为80%。
【分析】(1)知道水壶内装水的体积，根据ρ＝求出水壶内装水的质量，根据G＝mg求出水壶内水的重力，装入水后水壶对桌面的压力等于水和水壶的重力之和，根据p＝求出装入水后水壶对桌面的压强；
(2)知道水的质量和比热容以及初温、末温(在标准大气压下水的沸点是100℃)，根据Q吸＝cm(t﹣t0)求出水吸收的热量；
(3)电热水壶在额定电压下正常工作时的功率和额定功率相等，根据W＝Pt求出消耗的电能，利用η＝×100%求出该电热水壶的加热效率。
【解答】(1)水壶内装水的体积：
V水＝1L＝1dm3＝1×10﹣3m3，
由ρ＝可得，水壶内装水的质量：
m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，
水壶内水的重力：
G水＝m水g＝1kg×10N/kg＝10N，
装入水后水壶对桌面的压力：
F＝G水+G水壶＝10N+5N＝15N，
装入水后水壶对桌面的压强：
p＝＝＝750Pa；
(2)在标准大气压下水的沸点是100℃，则水吸收的热量：
Q吸＝c水m(t﹣t0)＝4.2×103J∕(kg•℃)×1kg×(100℃﹣20℃)＝3.36×105J；
(3)由P＝可得，电热水壶消耗的电能：
W＝Pt′＝1000W×7×60s＝4.2×105J，
该电热水壶的加热效率：
η＝＝×100%＝80%。
【点评】本题考查了密度公式、重力公式、压强公式、吸热公式、电功公式、效率公式的综合应用，要注意在标准大气压下水的沸点是100℃。
临门一脚预测练
1.(2020江苏淮安)如图所示为某养生壶的电路原理图，其中R1和R2，都是发热电阻。该壶有“加热”和“保温”两种工作状态。该壶铭牌上提供的部分信息如下表所示：
(1)该壶允许装入水的最大质量是多少kg？(水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3)
(2)S1、S2闭合后，该壶在额定电压下工作时的发热功率是多少W？结合表格数据判断电路处于哪一种工作状态？
(3)R2阻值是多少Ω？
(4)用该壶加热2L的水，温度由50℃升高到100℃，水需要吸收多少J热量？该壶消耗的电能80%被水吸收，该过程需要消耗多少J电能？(水的比热容c水＝4.2×103J/(kg•℃)
【答案】(1)该壶允许装人水的最大质量是2kg；
(2)S1、S2闭合后，该壶在额定电压下工作时的发热功率是1100W，电路处于加热状态；
(3)R2阻值是42Ω；
(4)用该壶加热2L的水，温度由50℃升高到100℃，水需要吸收4.2×105J的热量，该壶消耗的电能80%被水吸收，该过程需要消耗5.25×105J的电能。
【分析】(1)由表格数据可知，该壶允许装入水的最大体积，根据ρ＝求出该壶允许装入水的最大质量；
(2)由电路图可知，S1、S2闭合后，电路为R1的简单电路，由表格数据可知R1的阻值，根据P＝UI＝求出该壶在额定电压下工作时的发热功率，然后与保温功率得出此时的状态；
(3)由电路图可知，S1闭合、S2断开时，R1与R2串联，养生壶处于低温档，根据P＝UI＝求出此时电路的总电阻，利用电阻的串联求出R2阻值；
(4)用该壶加热2L的水，温度由50℃升高到100℃，根据Q吸＝cm(t﹣t0)求出水需要吸收的热量，利用η＝×100%求出该过程需要消耗的电能。
【解答】(1)由表格数据可知，该壶允许装入水的最大体积：
V＝2L＝2dm3＝2×10﹣3m3，
由ρ＝可得，壶允许装入水的最大质量：
m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg；
(2)由电路图可知，S1、S2闭合后，电路为R1的简单电路，由表格数据可知，R1＝44Ω，
该壶在额定电压下工作时的发热功率：
P1＝＝＝1100W，
由1100W＞200W可知，电路处于加热状态；
(3)由电路图可知，S1闭合、S2断开时，R1与R2串联，养生壶处于低温档，
此时电路的总电阻：
R＝＝＝242Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，R2阻值：
R2＝R﹣R1＝242Ω﹣200Ω＝42Ω；
(4)用该壶加热2L的水，温度由50℃升高到100℃，水需要吸收的热量：
Q吸＝c水m(t﹣t0)＝4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(100℃﹣50℃)＝4.2×105J，
由η＝×100%可得，该过程需要消耗的电能：
W＝＝＝5.25×105J。
【点拨】本题考查了密度公式和电功率公式、吸热公式、效率公式的综合应用等，分清养生壶处于不同状态时电路的连接方式是关键。
2.(2020贵州黔西南)如图是一款可以设定不同出水温度的电热饮水器原理示意图，R是加热电阻丝，阻值为44Ω，R是热敏电阻，其阻值与温度的关系式为Rt=5+0.5t(式中Rt单位是Ω，t的单位是℃)，R0是设定温度的变阻器。控制电路中，电源电压为3V。当电磁维电器线圈中的电流小于等于10mA时，衔铁片会弹起，触点分离，热水器停止加热．[c=4.2×103J/(kg·℃)]
(1)如果将水只加热到80℃，闭合开关，则滑动变阻器阻值要调到多大？(电磁铁线圈电阻忽略不计)
(2)容器内装有700mL、初温为20℃的水，将其加热到100℃，用时4min，则该饮水器正常工作时加热效率是多少?
【答案】(1)；(2)
【解析】(1)由题可知，当温度为80℃时，热敏电阻的阻值为
设定温度为80℃，即80℃时，电路中的电流为10mA合0.01A，此时控制电路中的总电阻为
则滑动变阻器的阻值为
即滑动变阻器的阻值要调到255Ω。
(2)容器内装有700mL合700cm3，则容器内水的质量为
这些水温度由20℃的水升高到100℃，所吸收的热量为
饮水机的工作电路4min，所消耗的电功为
该饮水器正常工作时加热效率为
3.如图是家庭常用的电热水壶，其铭牌数据如表所示．若加热电阻的阻值不随温度变化而改变，且此时的大气压为1标准大气压．则：
额定电压
220V
额定加热功率
2000W
容量
1.5L
频率
50Hz
(1)电热水壶正常工作时，其加热电阻的阻值是多少Ω？
(2)装满水后，壶中水的质量是多少kg？(1L=1×10-3m3)
(3)将一满壶20℃的水在1标准大气压下烧开，需要吸收多少热量？[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
(4)不考虑热量损失，烧开这壶水，需要多长时间？
【答案】(1)24.2(2)1.5(3) 5.04×105J(4)252s
【解析】(1)方法一：加热电阻的阻值R=U2/P=(220V)2/2000W=24.2Ω
方法二：I=P/U=2000W/220V=(100/11)A
R=U/I=220V/(100/11)A=24.2Ω
(2)装满水后，壶中的水的质量
m=ρV=1×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.5kg
(3)水的末温：t=100℃
水吸收的热量：Q吸＝cm(t－t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1.5kg×(100℃-20℃)
=5.04×105J
(4)消耗的电能：W=Q吸=5.04×105J
所需要的时间：t=W/P=5.04×105J/2000W=252s=4.2min
4.如图所示的电路中，电源电压为8V，R2是阻值为40Ω的定值电阻，压敏电阻R1的阻值随压力的变化情况如图乙所示。当开关S闭合后，问：
(1)当压敏电阻R1受到的压力从0增加到3N的过程中，电流表示数的变化是______(填“增大”“减少”)？
(2)当电流表示数为0.4A时，压敏电阻受到的压力为多少？
(3)当电路连续工作10mim，电阻R2产生的热量为多少？
(4)若此热量的84%给20g的水加热，则水温升高多少？
【答案】(1)增大(2)2N(3)960J (4)9.6℃
【解析】(1)由图甲所示电路图可知，两电阻并联接在电源两端，电流表测干路电流；
由图乙所示可知，压力F由0增大到3N时，R1的阻值由100欧减小到30欧，则：
当F=0时，I=I1+I2=U/R1+ U/R2=0.28A；
当F=3N时，I=I1′+I2=≈0.47A；所以，电流表示数变大．
(2)通过定值电阻的电流：
I2=0.2A，
电流表示数为0.4A时，通过压敏电阻的电流：
I1=I-I2=0.4A-0.2A=0.20A，
此时压敏电阻阻值：R1=40Ω，
由图乙所示可知，R1=40Ω时，F=2N，则压力为2N；
(3)电阻R2产生的电热：
Q2=W2=UIt=8V×0.2A×10×60s=960J；
(4)由Q吸=cm△t，可得
△t=9.6℃．
5.如图，甲是电子秤的原理图(图中压力表是用电流表改装的)。已知电源电压为24V，电阻R0=60Ω，压力传感器Rx的阻值随所受压力F变化的图象如图乙，压力传感器表面能承受的最大压力为400N，压杆与压力传感器的接触面积是2×10﹣4m2(取g=10N/kg，托盘和压杆的质量忽略不计)。求：
(1)托盘里的物体质量越大，压力传感器的阻值如何变化？
(2)当通过压力表电流为0.2A时，压力传感器上方托盘里物体的质量是多少kg？
(3)当压力为200N时，通电700s，R0产生的焦耳热能使质量为0.1kg的水温升高多少℃？
【答案】(1)2×106(2)40(3)1
【解析】本题考查学生对串联电路电流和电阻特点、电功率和压强知识的掌握，同时结合欧姆定律分析实际问题得出正确结论，要学会灵活运用欧姆定律。
根据公式p=F/S求出传感器能够承受的最大压强；根据图乙分析压力为200N时，传感器的阻值；根据公式I=U/R计算出通过电路中的电流；由公式P=UI=I2R计算出R0的电功率。
(1)称量时，托盘里的物体质量越大，物体的重力越大。因为在水平面上物体的压力和自身的重力相等，所以压力传感器所受的压力越大，由乙图象可知，压力传感器的阻值越小。所以托盘里的物体质量越大，压力传感器的阻值越小。
(2)当通过压力表电流为0.2A时，由I=U/R得电路总电阻为
R总=U/I=24V/0.2A=120Ω
根据串联电路的总电阻等于各电阻之和可得：
Rx=R总﹣R0=120Ω﹣60Ω=60Ω
根据图象可知当Rx=60Ω时，传感器受到的压力为F0=400N
由于托盘和压杆的质量忽略不计，设托盘里物体的质量为m,则F0=G=mg
m=F0/g=400N/10N/kg=40kg
(3)由图甲知，R0与Rx串联，由图乙知，当压力为200N时，由乙图可知压力传感器Rx的阻值是180Ω
则通过R0的电流：
I0=I==24V/(180Ω+60Ω)=0.1A
R0产生的焦耳热：Q=I02R0t=(0.1A)2×60Ω×700s=420J
Q吸=Q
根据物体吸热公式Q吸=cm(t-t)得到
△t=(t-t)=Q吸/cm=Q/cm=420J/[4.2×103J /(kg·℃)×0.1kg]=1℃空车质量
800kg
每个轮胎与地面接触面积
50cm2
电池容量
44kW•h
标准承载
200kg
最大续航(充满电最大行驶路程)
200km
所受阻力与汽车总重的比值
0.09
额定功率
1000W
自重
5N
与桌面接触面积
200cm2
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