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    2024贵州中考物理二轮重点专题研究 微专题 家用电器类相关计算(课件)

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    这是一份2024贵州中考物理二轮重点专题研究 微专题 家用电器类相关计算(课件),共35页。PPT课件主要包含了解加热器电阻阻值等内容,欢迎下载使用。

    1. 多挡位的实质:利用多开关控制接入电路中电阻的大小,从而改变用电器电功率来实现对挡位的控制.由 可知,R总越大,P实越小,挡位越低;R总越小,P实越大,挡位越高.2. 实际电压与实际功率:①由 可知, ;②由W=Pt可知, .
    多挡位家用电器相关计算(黔西南州2022.21,黔东南州3考)
    例1 某型号电热水器有“高温挡”和“低温挡”两个挡位,其原理如图所示,若已知低温挡功率为220 W,高温挡为1 100 W,则:
    (1)电热水器在高温挡正常工作时的电流.
    解:由P=UI可知,电热水器在高温挡正常工作时的电流
    开关S1闭合、S2断开时是低温挡,此时R0与R串联,则电路中的总电阻R总开关S1、S2闭合,只有R0工作时处于高温挡,故R0的电阻为因串联电路中总电阻等于各电阻之和,所以R的阻值R=R总-R0=220 Ω-44 Ω=176 Ω
    (3)电热水器在高温挡工作7 min消耗的电能.(4)电热水器在高温挡工作7 min将2 kg的水由20 ℃加热至64 ℃,该电热水器高温挡的加热效率.
    电热水器以高温挡正常工作7 min消耗的电能为W=P高t=1 100W×7×60 s=4.62×105 J
    水吸收的热量为Q=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(64 ℃-20 ℃)=3.696×105 J电热水器高温挡的加热效率为
    (5)若在用电高峰期时,在第(4)问条件相同的情况下,电路中的实际电压为198 V,已知电热水器电阻阻值和加热效率不变,求加热时间.(结果保留一位小数)
    由 可知,电热水器此时的实际功率为由于电热水器的加热电阻R0和加热效率均不变,所以相同情况下,热水器消耗的电能相同,即W实=W=4.62×105 J由W=Pt可知,加热的实际时间
    (6)请你利用电阻R0、R再设计一种电热水器的内部电路,使其低温挡的功率为1 100 W,并求出高温挡的功率.(不增加开关和电阻)
    根据题意可知,在220 V电压下R0的发热功率为1 100 W,因此低温挡只有R0接入电路时满足题目要求,由可知,当R0、R并联时,电路的功率最大,因此设计的电路如答图所示
    当开关均闭合时电路为高温挡,其功率为P高=
    例2 如图甲所示是某品牌养生壶的简化电路图,该养生壶有低温、中温和高温三种工作挡位,图乙是它的相关参数.请回答下列问题:
    解:当开关S1闭合,S2接A时,R2被短路,只有电阻R1接入电路,为中温挡,R1的阻值为
    (2)养生壶处于高温挡时的功率.
    开关S1断开,S2接A时,R1、R2两电阻串联,总电阻最大,养生壶处于低温挡,电路的总阻值为R2的阻值为R2=R-R1=176 Ω-88 Ω=88 Ω电阻R1、R2并联时,总功率最大,为高温挡.因并联电路中各支路独立工作、互不影响,且电路的总功率等于各用电器功率之和,所以,高温挡时R2的电功率P2=P1=P中=550 W故高温挡的功率P高=P1+P2=550 W+550 W=1 100 W
    (3)该养生壶在额定电压下,处于高温挡状态下,将满壶水从20 ℃加热至沸腾,用时384 s,该养生壶的热效率.(假设在一个标准大气压下)
    水的质量m=ρV=1.0×103 kg/m3×1.1×10-3 m3=1.1 kg水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1.1kg×(100℃-20℃)=3.696×105 J由 可得,使用高温挡正常加热384 s消耗的电能W=P高t′=1 100 W×384 s=4.224×105 J养生壶高温挡的加热效率
    (4)用电高峰期时小明关闭家中其他用电器,只用该养生壶烧水,电能表的规格如图丙所示,利用中温挡加热4 min电能表的转盘转动了100转,此时电路中的实际电压为多少?已知 ≈2.1.
    转盘转动100转消耗的电能该养生壶的中温挡实际功率由 可知,实际电压
    纯电学计算(黔西南州2022.21,黔东南州2考)
    1. (2022三州联考21题6分)如图甲为某款新型电饭煲,额定电压为220 V,它采用了“聪明火”技术,智能化地控制不同时间段的烹饪温度,以得到食物最佳的营养和口感,图乙为其电路原理图,R1和R2为电阻不变的电热丝,S1是自动控制开关,将电饭煲接入220 V电路中,在电饭煲工作的30 min内,它消耗的电功率随时间的变化如图丙所示.求:
    (1)5~10 min,电饭煲的功率.(2)20~30 min,电饭煲产生的总热量.
    解:由图丙可知:5~10 min电饭煲的功率P=660 W
    由图丙可知:20~30 min电饭煲的功率P1=440 W时间t=30 min-20 min=10 min=600 s由Q=W=Pt得Q=P1t=440 W×600 s=2.64×105 J
    (3)电热丝R2的阻值.
    由电路图可知,当开关S、S1 闭合时,R1与R2并联,电路中总电阻最小,根据可知,电饭煲总功率最大为P=660 W;当只闭合开关S时,电路为R1的简单电路,电饭煲功率较小,根据图丙可知,此时功率为P1=440 W.加热时电阻丝R2的电功率:P2=P-P1=660 W-440 W=220 W由 可得,电阻R2的阻值:
    2. (2023黔东南州24题6分)如图所示是XX型“220 V 1 000 W”电饭煲的原理图.它有高温和保温两挡,通过单刀双掷开关S进行调节,R0为电热丝.当开关S接高温挡时,电路的功率为1 000 W;当开关S接保温挡时,电路的总功率为22 W.求:(1)电饭煲在高温挡时,开关S应与哪个触点连接?
    解:当电饭煲在高温挡时,根据可知,在电压U保持不变的情况下,总电阻R应该较小,所以开关S应与触点2相接.
    (2)电热丝R0的阻值多大?
    当电饭煲处于加热状态时,只有加热电阻R0接入电路,根据 可得
    (3)当电饭煲在保温挡时,实际电流多大?保温 5 min,电热丝R0消耗的电能是多少?
    当电饭煲处于保温状态时,P保温=22 W,所以实际电流t=5 min=300 sR0消耗的电能W=UIt=I2R0t=(0.1 A)2×48.4 Ω×300 s=145.2 J
    电热综合计算(黔西南州2023.22,黔东南州3考) 
    3. (2021黔东南州25题8分)如图甲是某电热水壶的电路图,铭牌如图乙,R为加热器,温控器S是一个双金属片温控开关,当温度较低时,其处于闭合状态,加热器加热.当水沸腾后,S会自动断开进入保温状态,从而实现了自动温度开关控制(设加热器电阻阻值一定).[已知:水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃),1 L=10-3 m3],求:
    (1)该电热水壶正常加热工作时,其加热器的阻值是多少?(2)该电热水壶正常加热工作时,对加热器通电10 s产生的热量是多少?
    加热10 s产生的热量Q=W=Pt=1 000 W×10 s=1×104 J
    (3)将电热水壶装满初温为25 ℃的水加热到75 ℃,水吸收的热量是多少?
    2.5 L水的质量为m=ρV=1.0×103 kg/m3×2.5×10-3 m3=2.5 kg水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×2.5 kg×(75 ℃-25 ℃)=5.25×105 J
    (4)用如图丙所示的电能表单独测量该电热水壶消耗的电能.实际加热3 min时,电能表中间的铝质圆盘转动了24转,此时电路消耗的实际功率是多少?
    圆盘转24转,消耗的电能为: =0.04 kW·h=1.44×105 J实际功率为
    4. (2023黔西南州22题6分)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44 Ω,Rt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3 V.当电磁继电器线圈中的电流小于等于10 mA时,衔铁片会弹起,触点分离,热水器停止加热.[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
    (1)如果将水只加热到80 ℃,闭合开关,则滑动变阻器的阻值要调到多大?(电磁铁线圈电阻忽略不计)
    解:由Rt=5+0.5t可得,水加热到80 ℃时,热敏电阻的阻值:Rt=5+0.5t =(5+0.5×80) Ω=45 Ω由 可得,电路中的电流为10 mA时电路中的总电阻:因串联电路中总电阻等于各部分电阻之和,所以,滑动变阻器调节到的阻值:R0=R总-Rt=300 Ω-45 Ω=255 Ω
    (2)容器内装有700 mL、初温为20 ℃的水,将其加热到100 ℃,用时4 min,则该饮水器正常工作时加热效率是多少?
    容器内水的体积:V=700 mL=700 cm3=7×10-4 m3由 可得,水的质量:m=ρV=1.0×103 kg/m3×7×10-4 m3=0.7 kg水吸收的热量:Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.7 kg×(100 ℃-20 ℃)=2.352×105 J由W=UIt和 得,电热丝消耗的电能为:W= ×60 s=2.64×105 J该热水器的加热效率:
    5. (2023黔东南州24题8分)小明妈妈为奶奶买了一个电热足浴盆(如图所示),内部由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220 V,额定功率为605 W,问:(1)小明帮奶奶泡脚时,向足浴盆中加入6 kg初温为20 ℃的水,加热系统的加热电阻正常工作16 min将水加热到40 ℃,此加热过程中吸收的热量是多少?[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
    解:水吸收的热量为Q吸=c水m水(t1-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×6 kg×(40 ℃-20℃)=5.04×105 J
    (2)加热系统加热时的热效率是多少?(结果精确到0.1%)
    加热系统的加热电阻加热时间t=16 min=960 s加热消耗的电能W=Pt=605 W×960 s=5.808×105 J加热系统加热时的效率
    (3)当小明家的实际电压是200 V,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12 V(按摩系统将交流电压转换为12 V)工作电流为4 A,其电阻为0.5 Ω,电动机工作中因发热损失的功率是多少?
    由 得,加热电阻阻值:加热电阻的实际功率
    电动机工作中热损失的功率为P损=I2R′=(4 A)2×0.5 Ω=8 W
    6. (2022黔东南州24题9分)家用豆浆机的外形如图甲所示,其机头主要由一个电热器(电热丝)R和一个电动机 带动的打浆器构成,内部电路简化图如图乙所示.制作豆浆的过程是先加热,后打浆,再加热煮熟,即加热和打浆是交替进行的.某品牌豆浆机铭牌上的部分技术参数如下表.
    (1)豆浆机在额定电压下打浆,通过电动机的电流是多少?
    解:由铭牌参数知,电动机正常工作时,额定电压为 220 V,电动机的额定功率为180 W,则豆浆机在额定电压下打浆时的电流为
    (2)小明同学想测算该豆浆机的加热效率,他把100 g大豆和1.4 kg清水放入豆浆机中,测出其初温为20 ℃,当电热器正常工作时加热总时间为9分钟豆浆沸腾,测其温度为100 ℃.请你帮他计算豆浆吸收了多少热量?豆浆机的加热效率是多少?[c豆浆=4.0×103 J/(kg·℃)]
    大豆质量100 g=0.1 kg,则豆浆的质量为m=m豆+m水=0.1 kg+1.4 kg=1.5 kg,豆浆吸收的热量为Q吸=c豆浆m(t-t0)=4.0×103 J/(kg·℃)×1.5 kg×(100 ℃-20 ℃)=4.8×105 J加热时间t=9 min=540 s,则加热9 min豆浆机消耗的电能是W=P电热器t=1 000 W×540 s=5.4×105 J则豆浆机的加热效率是
    (3)小明同学晚上使用该豆浆机,在与第(2)问条件相同情况下,发现电热器加热总时间由以前的9分钟变为10分钟,豆浆机的加热电阻R和加热效率均不变,求晚上的实际电压值.已知 ≈0.95.
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