2022年中考物理压轴题冲刺训练 热电综合问题（解析版）

这是一份2022年中考物理压轴题冲刺训练 热电综合问题（解析版），共23页。试卷主要包含了电热计算，2×103J/），1%），04×105J；86，如图，4Ω R=1161，14ῼ 7min等内容，欢迎下载使用。
本专题应该是物理中考压轴题这方面比较难的一部分，这一部分也是解决实际问题的比较贴近实际的一种题型。预计2022年中考问题在往年的基础上不会发生较大的变化解决热电综合计算题一般涉及到的物理公式包括物体吸热公式、放热公式、热值公式、热效率公式、 电功公式、电功率公式等；涉及到的物理规律有热平衡思想、串联电路特点、欧姆定律、焦耳定律等。
压轴题要领
1焦耳定律
焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。数学表达式：Q=I2Rt。Q-热量，单位：J。I—电流，单位：A。R—电阻，单位：ῼ。t—时间。单位：s。
2电热计算
1.对于所有的电热计算，均可用公式Q=I2Rt。对于纯电阻电路（电能都转化为内能的情形）还可以用公式：Q=W=UIt和Q=×t。
2.对于电热的转化效率，可用公式η=×100%计算。对于W电可灵活选用1中的三个公式；Q热一般用Q=cmΔt计算。
3.电热计算
1.串联式加热模型：
如上图所示，对于两个电阻串联后组成的加热装置，都可以等效为这种模型。当S闭合时，R1被短路，只有R2工作，这时处于加热状态，R2为一个阻值较小的电阻。当S断开后，R1、R2串联，电路处于“保温”状态，R1是一个阻值较大的电阻。
对这类问题涉及的主要计算公式为：
R2=U2/P加热；（2）R=R1+R2=U2/P保温；（3）P=PR1+PR2；（4）W=Pt。
压轴题速练
1.市面上的电热水壶大多具有加热和保温功能。下图是某电热水壶的电路简图，开关K接通后，开关S自动与触点a、b接通，热水壶开始烧水；当壶内水温达到100C时，温控开关S自动与a、b断开，并立即与触点c接通，水壶进入保温状态。已知电源电压为220V，电阻R1=50Ω，这种水壶的加热功率P加热是保温功率P保温的5倍，水的比热容c=4.2x103J/(kg.C)，R1、R2电阻不受温度影响。求：
(1)将1kg初温为35C的水加热到100C需要吸收多少热量?
(2)电阻R2的阻值。
(3)在晚上用电高峰期将1kg初温为35C的水加热到100C需用时300s，若加热效率为91%，则晚上用电高峰期的实际电压为多少?
【答案】(1)；(2)200Ω； (3)200V。
【解析】(1)初温为35C水加热到100C，温度的变化量为

需要吸收的热量为
(2)由题意可知，开关S自动与触点a、b接通时与并联，电热水壶处于加热状态，得加热时电功率为

开关S自动与a、b断开，并与触点c接通时，电路变为的简单电路，电热水壶处于保温状态，得保温时电功率为
水壶的加热功率P加热是保温功率P保温的5倍，即得
即
根据得
电阻，根据可算出电阻为
即
得
(3)初温为35C的水加热到100C，温度变化量为

吸收的热量为
总的消耗的电能为

电路总电阻为

根据公式得
2.小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆。内部加热系统和按摩系统两部分组成。加热系统的加热电阻额定电压为220V，额定功率为605W，问：
(1)小明帮奶奶泡脚时，向足浴盆中加入6kg 初温为20℃的水，加热系统的加热电阻正常工作16min将水加热到40°C，此加热过程中吸收的热量是多少？（c水=4.2×103J/(kg·°C)）
(2)加热系统加热时的热效率是多少？ （结果精确到 0.1%）
(3)当小明家的实际电压是200V，加热电阻工作的实际功率是多少？（加热电阻阻值不随温度变化而变化）
(4)足浴盆按摩系统中的电动机工作电压是12V（按摩系统将交流电压转换为12V），工作电流为4A，其电阻为0.5Ω，电动机工作中因发热损失的功率是多少？
【答案】(1)5.04×105J；(2)86.8%；(3)500W；(4)8W
【解析】(1)加热过程中水吸收的热量
(2)加热系统加热时消耗的电能
则热效率
(3)由可得加热电阻的阻值
当小明家的实际电压是200V，加热电阻工作的实际功率
(4)电动机工作过程中要发热，损失功率
3.在家电博览会上，小亮家买了一款标有“220V 3000W”的电热水器。
(1)电热水器中的电热管工作时利用的是电流的_____效应。智能化遥控器通过红外线对热水器进行温度控制，红外线是_____（选填“可见”或“不可见”）光；
(2)大功率家用电器需要使用专用插座，插座的常用规格有10A和16A两种，通过计算说明该电热水器应选用哪种规格的插座______；
(3)已知该电热水器的加热效率为 90% ，求它正常工作时把 30 L 水从 20 ℃加热到 47 ℃需要的时间______。（ρ水=1.0×103 kg/m3，c水=4.2×103 J/（kg∙℃）。
【答案】(1)热效应 不可见 (2)16A (3) 1260s
【解析】(1)电热水器中的电热管工作时，消耗电能，转化为内能，利用了电流的热效应来工作。红外线是在红光之外的看不见的光，故红外线是不可见光。
(2)由P=UI得
故应选择16A的插座。
(3)电热水器中水的质量
m=Vρ水=30×10-3m3×103kg/m3=30kg
水吸收的热量
由
得
4．初（17001）班教室里有一款饮水机，其工作电路可简化为如图甲所示的电路。S是温度控制开关，根据饮水机内水杯中水温的变化自动切换加热和保温两种工作状态，R1、R2是加热管的电阻（不考虑阻值受温度变化影响），它的部分技术参数如表所示、试回答下列问题：
（1）S闭合时，饮水机处于 工作状态。R2的阻值是 Ω。
（2）水杯中装满20℃水时，饮水机正常工作，加热多长时间可将水烧开？[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），当时气压设定为1标准大气压，不考虑热损失]
（3）最近一次使用时，加热管R1损坏了，物理兴趣小组的同学们利用电位器（相当于滑动变阻器，以下称为变阻器）设计了如图乙所示的电路来控制加热管R2的发热功率，在老师的指导下进行模拟实验，将滑片从变阻器的一端滑到另一端的过程中，同学们通过实验测量，得出变阻器消耗的电功率P随电流I关系的图象如图丙所示，则：
①求R2的发热功率范围。
②变阻器的最大功率多大？
③简述：这种设计方案有什么不妥之处（指出一种合理的不妥情况即可）。
【答案】（1）加热；55；
（2）加热224s可将水烧开；
（3）①R2的发热功率范围为13.75W～880W；
②变阻器的最大功率为220W；
③因变阻器与R2串联，若其中任一电阻损坏，将导致整个电路不能工作（或变阻器产生的热量没有被利用）。
【解析】（1）S闭合时，两电阻并联，S断开时，为R1的简单电路，由并联电路小于其中任一电阻，根据P＝可知，S闭合时，饮水机处于加热工作状态，功率为900W；
S断开时，饮水机处于保温工作状态，功率为20W；
根据并联电路各支路互不影响，故加热时R2的功率为：P2＝900W﹣20W＝880W，
R2＝＝＝55Ω。
（2）一标标准大气压水的沸点为100℃，水杯中装满20℃水加热到沸点吸热：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×0.6kg×（100℃﹣20℃）＝2.016×105J，
不考虑热损失，消耗的电能W＝Q吸＝2.016×105J，
由P＝得，将水烧开的时间：
t′＝＝＝224s；
（3）①变阻器与R2串联，当变阻器连入电路的电阻为0时，
R2的电压为220V，其最大功率为880W；
当变阻器最大电阻连入电路中时，由图知电路的最小电流为0.5A，R2的最小功率为：
P 2小＝I小2 R2＝（0.5A）2×55Ω＝13.75W；
R2的发热功率范围为13.75W～880W；
②变阻器的功率：P变＝I2R变＝（）2×R变＝＝，
当R变＝R2时，变阻器的最大功率为：
变阻器的最大功率：P变大＝＝＝220W；
③因变阻器与R2串联，若其中任一电阻损坏，将导致整个电路不能工作（或变阻器产生的热量没有被利用）。
5．图为某电热器的电路原理图，通过将开关S置于不同的位置，可以实现“加热”和“保温”两种状态的变换，对应的额定功率分别为800W和40W。
（1）将开关S接“1”时，电热器处于 （选填“加热”或“保温”）状态。
（2）电热器在加热状态下正常工作，将0.5kg初温为20℃的水加热到100℃，需
要多长时间？（【水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），假设电能全部转化为水的内能】
【答案】（1）加热；
（2）电热器在加热状态下正常工作，将0.5kg初温为20℃的水加热到100℃，需要的时间为210s。
【解析】（1）将开关S接“1”时，电路为R2的简单电路，电路中电阻最小，
根据P=可知，电源电压一定时，电阻越小，电功率越大，所以此时电热器处于加热状态。
（2）水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×（100℃﹣20℃）=1.68×105J，
由题意可知，假设电能全部转化为水的内能，则W=Q吸=1.68×105J，
由P=得，需要的加热时间：
t′===210s。
6.小明的妈妈利用天然气灶烧水，把质量为1kg的20℃的水烧开（在标准大气压下）．
（1）通过观察天燃气表得知消耗了0.01m3的天然气，如果天然气的密度为0.7kg/m3，烧水时消耗天然气多少千克？
（2）在此过程中水需要吸收多少热量？
（3）用额定功率是800W的电热壶在220V额定电压下，烧开同样质量的水，若电能转化为内能的效率是84%，则通电时间是多少？
【答案】（1）0.007kg （2）3.36×105J （3）500s
【解析】（1）天然气的质量可以利用密度的计算公式变形，即m=ρV。
消耗的天然气的质量为：m=ρV=0.7kg/m3×0.01m3=0.007kg
（2）水吸收的热量，可以利用吸放热的公式进行计算。
Q吸=cm（t2﹣t1）=4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）=3.36×105J
（3）在使用电水壶烧水时，把电能转化为内能，根据题意，只有84%的内能被水吸收，
即Q吸=84%Q放=84%W。
电流做功： W=Q吸/84%=4×105J
通电时间： t=W/P=4×105J/800W =500s
7.如图（甲）所示是生活中常见的自动加热、保温的电水壶，它的铭牌如下面表格。现将它接在220V的电压下工作。已知水的比热容为4.2×103J／（kg.℃）
（1）如图（乙）所示为电水壶的电路图，其中R0是电热水壶中的电热管，R是与电热水壶的电热管串联的电阻，S是一个能自动切换的温控开关，此热水壶是在热胆中储水，由电热管加热工作的。请根据电路图判断：在什么情况下，电水壶处于加热状态？在什么情况下，电水壶处于保温状态？
乙
（2）请根据铭牌数据信息，计算R0和R的阻值分别是多少？
（3）电水壶处于加热状态时，在840s时间内，使热胆中2kg、20℃的水温度升高到100℃。求电水壶的热效率。
【答案】（1）开关闭合时电水壶处于加热状态，开关断开时电水壶处于保温状态。
（2）R0=48.4Ω R=1161.6Ω（3）80%
【解析】（1）开关闭合时，R被短路，这时电路的电阻只有R0 ，电路消耗的电功率为
P0= U2/R0
开关断开时，这时电路的电阻R和R0 串联，电路消耗的电功率为
P= U2/（R+ R0）
很明显知道P0＞P
所以开关闭合时电水壶处于加热状态，开关断开时电水壶处于保温状态。
（2）开关闭合时，R被短路，这时电路的电阻只有R0 ，电路消耗的电功率为加热功率P0=1000W，这时P0=U2/R0
1000 W=U2/R0 ……………………… eq \\ac(○,1)
开关断开时，这时电路的电阻R和R0 串联，电路消耗的电功率为保温功率P=40W
根据P= U2/（R+ R0）
40 W=U2/（R+ R0）……………… eq \\ac(○,2)
已知U=220V ……………………… eq \\ac(○,3)
解得R0=48.4Ω R=1161.6Ω
（3）电水壶处于加热状态时，t=840s时间产生的电能为W=P0t
P0=1000W
则W=P0t=1000W×840s=8.4×105J
水吸收的热量为Q=cm△t= cm（t2-t1 ）
已知c=4.2×103J／（kg.℃）m=2kg t2=100℃ t1=20℃
则Q吸=cm△t=cm（t2-t1 ）=4.2×103J／（kg.℃）×2kg×（100℃-20℃）
=6.72×105J
由η＝Q吸/W得电水壶的热效率为
η＝Q吸/W=6.72×105J/8.4×105J=0.8=80%
8.如甲图所示的电压力锅，集压力锅、电饭锅的优点于一体，省时节电，热效率高。电压力锅工作原理如图乙，已知R2的电阻值为48.4Ω，单独闭合开关S1时，压力锅的功率为80W。
S2
R2
R1
S1
220V
乙
甲
（1）单独闭合开关S1时，电压力锅处于______状态（选填“保温”或“加热”）。
（2）R1的电阻是多少？
（3）同时闭合开关S1和S2，电压力锅工作1min消耗的电能是多少？
【答案】（1）单独闭合开关S1时，电压力锅处于保温状态
（2）R1的电阻是605Ω
（3）同时闭合开关S1和S2，电压力锅工作1min消耗的电能是6.48×104J
【解析】（1）由电路图可知，单独闭合开关S1时，只有电阻R1接入电路，电路功率较小，电压力锅处于保温状态；
（2）由P=U2/R可知，
电阻R1的阻值：R1=U2/P1=605Ω；
（3）电阻R2的功率：P2= U2/R2=1000W，
同时闭合开关S1和S2，电压力锅工作1min消耗的电能：
W=（P1+P2）t=（80W+1000W）×60s=6.48×104J。
9．在这次新冠肺炎抗疫战中，中医药为诊疗发挥了积极作用，成为抗疫“中国方法”的重要组成部分。小明对家里的电中药壶进行观察，并用水替代中药进行了相关研究。收集和记录数据如下表。请你结合他的调查研究，完成下列问题。
（1）请在虚线框内画出电中药壶内部的电路图；
（2）求电中药壶内部一个发热电阻的阻值；
（3）求高温加热时，电中药壶的加热效率。
【答案】（1）如下所示；（2）求电中药壶内部发热电阻的阻值为；（3）高温加热时电中药壶的加热效率为。（其它方法合理即可）。
【解析】（1）根据并联电阻小于其中任一电阻，而，故两电阻并联时（两开关都闭合），功率大，为高温档；只闭合时，只有电阻连入电路中，为低温档，如下所示：
（2）高温档时，两电阻并联，，，
由等值电阻的并联规律，，故；
（3）用高温档加热，将水加热到，水吸收的热量：
△。
用高温档加热消耗的电能：，
高温加热时，电中药壶的加热效率：。
（其它方法合理即可）。
10. 某品牌家用电热水器的简化电路如图所示，热水器有快加热、慢加热和保温三个工作状态。热水器内装有40kg的水，慢加热额定功率为1210W，保温额定功率为605W，R1、R2均为加热电阻（温度对电阻的影响忽略不计）。（水的比热c=4.2×103J/（kg•℃））求：
(1)热水器把水从20℃加热到70℃时，水吸收的热量是多少J？
(2)开关S1闭合，S2接b点时，电热水器处于慢加热工作状态，电阻R1的阻值是多少Ω？
(3)电热水器在快加热工作状态下正常工作，要产生2.42×106J的热量，需要多少s？
【答案】(1)；(2)；(3)1000s
【解析】(1)热水器把水从20℃加热到70℃时，水吸收的热量为
(2)根据
所以电阻R1的阻值是
(3)当开关S1断开，S2接b点时，电热水器处于保温工作状态，此时
解得
当开关S1闭合，S2接a点时，电热水器处于快加热工作状态，此时的加热功率为
根据
解得加热时间为
11.（2021云南）将规格都是“220V 150W”的一台电风扇、一台电视机和一只电烙铁分别接入家庭电路中，正常工作相同时间，以下说法正确的是（ ）
A．三个用电器均能将电能全部转化为内能
B．根据可计算出三个用电器的电阻相等
C．三个用电器消耗的电能一样多
D．三个用电器产生的热量相等
【答案】C
【解析】A．电风扇把电能转化为机械能和内能，电视把电能转化为光能和内能，A错。
B．R= 只能针对纯电阻电路，B错。
CD．根据W=Pt，正常工作相同时间，三个用电器消耗的电能一样多，但电风扇、电视不是纯电阻，所以三个用电器产生的热量不相等，C正确，D错。选C。
12.（2021绥化）一个电热水壶，其铭牌标注了额定电压为220V，额定功率为1800W。该电热水壶正常工作时，将1.5L水加热，使温度从20℃升高到80℃，所用时间为250s，则该电热水壶的加热效率是（ ）
A．75%B．84%C．88%D．95%
【答案】B
【解析】水的质量：m=ρv=1×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.5kg，将1.5L水加热，使温度从20℃升高到80℃，吸收的热量：Q=cmΔt=4.2×103J/（kg.℃）×1.5kg×（80℃-20℃）=3.78×105J，电热水壶所用时间为250s消耗的电能：W=Pt=1800W×250s=4.5×105J,该电热水壶的加热效率是：η= ×100%= ×100%=84%，A正确。选A。
13.（2021常德）某型号电饭煲有加热和保温功能，图甲所示为其内部电路原理图，图乙是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图像，关于电饭煲工作时下列说法中正确的是（ ）
A．开关S接触点2时，电饭煲处于加热状态
B．开关S接触点1时，电饭煲处于保温状态
C．电饭煲处于加热状态时的功率是800W
D．保温状态下电饭煲1min消耗200J的电能
【答案】C
【解析】AB．总电压保持不变，根据P= 可知：电路中的总电阻越大，发热功率越小，因此开关S接触点1时，电路中接入的电阻最小，电饭煲处于加热状态；开关S接触点2时，电路中接入的电阻最大，电饭煲处于保温状态，AB错。
C．如图乙所示，在0～10min内，饭煲处于加热状态，功率为800W，C正确。
D．如图乙所示，在10～20min内，饭煲处于保温状态，功率为200W，消耗的电能为：W=Pt=200W×10×60s=1.2×105J。D错。选C。
14.（2021·安徽）图示电路中，电源电压不变，电阻R1 =30Ω，R2 =60Ω，闭合开关S，电流表A的示数为0.3A，则通电1min电阻R1产生的热量为______J。
【答案】72
【解析】由图可知，两个电阻并联，电流表测量干路中的电流，电路的总电阻：R= = =20ῼ，电源电压：U=IR=0.3A×20Ω=6V，通电1min电阻R1产生的热量：Q=×t= ×60s= 72J。
15.（2021连云港）某电热器接入220V的电路中正常工作时，其电热丝的阻值为110Ω，则通过该电热丝的电流为_______A，10s内该电热丝会产生________J的热量。
【答案】2 4.4×103
【解析】通过该电热丝的电流为：I= = =2A，10s内该电热丝产生的热量：
Q=I2Rt=(2A)2×110Ω×10s=4.4×103J。
16.（2021齐齐哈尔）如图所示的电路中，接通电源，通电一段时间后，______侧U型管液面高度的变化较大（选填“左”或“右”），如果通过甲容器中电阻丝的电流是，则乙容器中电阻丝在内产生的热量是______。
【答案】左 300
【解析】分析图可知：甲、乙两容器中电阻大小相同，但是甲容器中的电阻接在干路上，乙容器中的电阻接在支路上，流过甲容器中电阻的电流大于乙容器中电阻的电流，通电相同时间，甲容器中电阻产生的热量多，与甲容器连接的左侧U型管液面高度的变化较大。通过甲容器中电阻丝的电流是2A，则流过乙容器中电阻的电流为1A，乙容器中电阻丝在1min内产生的热量：
Q=I2Rt=(1A)2×5Ω×60s=300J。
17.（2021甘肃）在探究“电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关”的实验中，采用了如图电路。
（1）为了在短时间内达到明显的实验效果，两烧瓶中应装入质量和初温都相同的___________（选填“水”或“煤油”），实验中通过观察___________来比较电流通过导体产生热量的多少；
（2）如图甲所示，两烧瓶中装有阻值不同的电热丝，以探究电流通过导体产生的热量与___________的关系；
（3）如图乙所示，两烧瓶中装有阻值相同的电热丝，闭合开关，调节滑动变阻器，使两电流表示数___________（选填“相同”或“不同”），可以探究电流通过导体产生的热量与___________的关系。
【答案】（1）煤油 温度计的示数 （2）电阻 （3）不同 电流
【解析】（1）两个烧瓶中应装入质量和初温相同的煤油，因为煤油的比热容较小，在吸收较少热量，便能升温较明显。实验中，可通过观察温度计的示数来比较电流通过导体时产生热量的多少，因为导体产生的热量不同，烧杯中煤油吸收的热量也不同，则温度计示数也不同。
（2）图甲中，两电阻不同的电热丝串联在电路中，则通过电热丝的电流相同，那么探究的是电流通过导体产生热量与电阻的关系。
（3）图乙中，两个阻值相同的电热丝分别与电流表和滑动变阻器串联后，再并联在电路中，那么应调节变阻器的滑片让两个电流表的示数不同，即通过两电热丝的电流不同，这样便可探究电流通过导体产生的热量与电流的关系。
18.（2021武威）如图甲所示是某家用多功能电炖锅，深受消费者认可和青睐。它有三段温控功能：高温炖，中温煮和低温熬，图乙是它的简化电路图，下表是该电炖锅的部分参数。（）
（1）开关S1、S2处于什么状态，电炖锅为低温档，说明判断依据；
（2）求R1、R2的阻值；
（3）在标准大气压下，使用高温档将初温是12℃的一锅水烧开，若电炖锅高温档加热效率为80%，求烧开一锅水需要的时间。
【答案】（1）开关S1处于断开，S2接在A，此时两电阻串联，根据P=UI= ，电源电压不变，总电阻最大时，电功率最小，故此时的电炖锅为低温档 （2）R1=121ῼ，R2=89.14ῼ （3）7min
【解析】（1）开关S1处于断开，S2接在A，此时两电阻串联，根据P=UI= ，电源电压不变，总电阻最大时，电功率最小，故此时的电炖锅为低温档。
（2）当两开关闭合时，两电阻并联，根据P=UI= 可知:电源电压不变，并联时总电阻最小，故此时电功率最大，为高温档，当开关S1闭合，开关S2断开，只有R1接入，则此时电功率为中温档，此时为400W，则此时电阻R1为：R1= = =121ῼ；电阻R2的电功率为：
P2=P高温-P中温=1100W-400W=700W，则电阻R2的电阻为：R2= = =69.14ῼ。
（3）使用高温档将初温是12℃的一锅水烧开，需要吸收的热量为：
Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg.℃）×1×10-3m3×1×103kg/m3×（100℃-12℃）=3.696×105J，
则消耗的电能为：W总= = =4.62×105J，则高温档工作的时间为：
t= = =420s=7min。
答：（1）开关S1处于断开，S2接在A，此时两电阻串联，根据P=UI= ，电源电压不变，总电阻最大时，电功率最小，故此时的电炖锅为低温档；（2）电阻R1为121ῼ，电阻R2的电阻为69.14ῼ；
（3）高温档工作的时间为7min。
19.（2021陕西）某型号煎烤机有上下两个加热盘，由两个开关控制其工作状态。R1为下盘电热丝，R2为上盘电热丝，两电热丝阻值相等，煎烤机的最大额定功率为2200W。如图为煎烤机的内部简化电路图（不考虑温度对电热丝阻值的影响）。
（1）按照安全用电的要求，将a、b两点接入家庭电路，完成连线；
（2）煎烤机正常工作时电路中的最大电流是多少？以最大额定功率工作时，1min消耗多少电能？
（3）电热丝R1的阻值是多大？
【答案】（1）
（2）10 A 1.32×105J （3）44 Ω
【解析】（1）家庭电路连接时，要求左零右火，且开关要连接在火线上，因此a接零线，b接火线，如答案图所示。
（2）煎烤机达到额定功率时，电流最大，所以Imax= = =10A，最大额定功率工作时，1min消耗电能为：W=Pmaxt=2200W×60S=1.32×105J。
（3）开关S1和S2都闭合时，两电阻并联，此时电路中电流最大。因为两电热丝阻值相等，所以流过R1的电流为I1=5A，根据欧姆定律得：R1= = =44ῼ。
答：（2）煎烤机正常工作时电路中的最大电流是10A；最大额定功率工作时，1min消耗1.32×105J电能；（3）电热丝R1的阻值是44Ω。
20.（2021重庆市B卷）如图所示的电路中，电源电压恒为3V，电阻R2的阻值为30。当开关S1闭合，S2断开时，电流表示数为0.3A，求：（1）电阻R1的阻值；
（2）当开关S1、S2均闭合时，通电10s电阻R2产生的热量。
【答案】（1）10Ω （2）3J
【解析】（1）当开关S1闭合、S2断开时，电路为R1的简单电路，电流表测通过R1的电流，电阻R1的阻值：R1= = =10ῼ。
（2）当S1、S2均闭合时，R1与R2并联，电流表测干路电流，通电10s电阻R2产生的热量：
Q=×t= ×10s = 3J
答：（1）电阻R1的阻值是10Ω；（2）当开关S1、S2均闭合时，通电10s电阻R2产生的热量是3J。
21.（2021遂宁）某校为改善学生生活条件，给学生宿舍安装了100台某品牌速热式电热水器，该电热水器铭牌标明：加热功率4400W，保温功率100W，水箱容积25L；内部结构如图甲所示，R1、R2是水箱中加热盘内的电热丝。水箱放满水后闭合开关S1开始加热，当水温升高到40℃时，温控开关S2自动切换到保温状态。同学们为弄清楚该电热水器性能，做了以下探究，请你帮助完成：
（1）R2的阻值多大？
（2）如果每台每天平均保温20h，这100台电热水器在额定电压下每天因保温要浪费多少kW·h的电能？
（3）善于观察的张林发现，当他们寝室只有热水器工作时，将一箱冷水加热1min，热水器显示屏显示水温由20℃上升到22℃，同时本寝室的电能表（如图乙）指示灯闪烁了80次，则该电热水器的效率多大？
（ρ水=1.0×103kg/m3 c水=4.2×103J/（kg·℃） 不考虑电阻随温度变化）
保险丝
甲 乙
【答案】（1）11Ω （2）200kW·h （3）87.5%
【解析】（1）当S2接b时，处于加热状态，由P= 可得：R2的阻值为：R2= = =11ῼ。
（2）因保温浪费的电能： W=Pt=0.1kW×100×20h=200kW·h 。
（3）1min消耗电能：W总= ×80r=2.4×105J， 一箱水质量：m=ρ水V=1.0×103kg/m3×2.5×10-2m3=25kg，水吸收热量：Q吸=c水m（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×25kg×（22℃-20℃=2.1×105J，所以该电热水器的效率为：η= ×100%= ×100%=87.5%。
答：（1）R2的阻值为11ῼ；（2）浪费的电能为200kW·h（3）该电热水器的效率为87.5%。
22．（2021内蒙古）小红从赤峰到宁城，选择了尾气零排放的G8208次列车，经查询赤峰到宁城高铁运行里程约100km，运行时间约30min。若该列车全程匀速行驶在平直的轨道上，牵引力恒为2.7×105N，供电电路输入列车的电功率恒为2×107W，请你根据以上信息，解决下列问题：
（1）从赤峰站到宁城站段列车消耗的电能。
（2）求该列车从赤峰站至宁城站将电能转化为机械能的效率。
【答案】（1）3.6×1010J （2）75％
【解析】（1）赤峰站到宁城站段列车消耗的电能：W=Pt=2×107W×30×60s=3.6×1010J。
牵引力做的功：W1=FS=2.7×105N×100×103m=2.7×1010J，电能转化为机械能的效率：
η= ×100%= ×100%=75%。
答：（1）赤峰站到宁城站段列车消耗的电能为3.6×1010J；（2）该列车从赤峰站至宁城站将电能转化为机械能的效率为75％。
23．（2021黑龙江）如图甲所示为某高、低温两挡位电烤箱的内部简化电路，S为手动开关，S1为自动控制开关，R1和R2均为电热丝，图乙是电烤箱正常工作时电流随时间变化的图像。求:
（1）高温挡工作时的功率；（2）电热丝R2的阻值；（3）15min内R1消耗的电能。
【答案】（1）2200W （2）55ῼ （3）1.188×106J
【解析】（1）高温挡工作时的功率：P高=UI高=220V×10A=2200W。
（2）当 S、S1闭合，两电阻并联，总电阻最小，根据P=UI= 可知：此时电功率最大，为高温档，那么当S闭合时，为低温档，低温档的功率为：P低=P=UI低=220V×6A=1320W，
那么电热丝R2的功率为：P2=P高-P低=2200W-1320W=880W，则电热丝R2的阻值为：R= = =55ῼ。
（3）15min内R1消耗的电能：W=P低t=1320W×15×60s=1.188×106J。
答：（1）高温挡工作时的功率2200W；（2）电热丝R2的阻值为55ῼ；（3）15min内R1消耗的电能1.188×106J。额定电压
220V
频率
50Hz
容积
6L
加热功率
1000W
保温功率
40W
观察对象
观察记录
研究记录
电中药壶
成分：紫砂
电源：
容积：
档位：高温
低温
①水的质量，水的初温
②用高温档加热，水的末温
③壶内加热体由两个相同的发热电阻组成
④
项目
参数
电源电压（V）
220
中温档功率（W）
400
高温档功率（W）
1100
容积（L）
1