2023年全国各地中考物理真题知识点分类汇编【备考2024】

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中小学教育资源及组卷应用平台17电功与电热的综合计算（培优提升题）-一．多选题（共2小题）（多选）1．（2023 青岛）某品牌电热水壶，部分参数如表所示，它正常工作245s，可将体积为2L、温度为20℃的水加热到70℃。下列分析正确的是（　　）额定电压：220V额定功率：1800W额定容积：2LA．电热水壶正常工作时的电流约为0.12AB．电热水壶正常工作时电热丝的阻值约为26.9ΩC．电热水壶整个过程消耗的电能是4.41×105JD．电热水壶中的水吸收的热量为4.2×105J（多选）2．（2023 南充）有一台家用电水壶，如图所示是其内部电路的简图，R1、R2均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为1000W，保温功率为44W，用此水壶加热初温20℃、体积为1L的水400秒刚好沸腾[忽略温度对电阻阻值的影响，大气压为一个标准大气压，c水＝4.2×103J/（kg ℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]。则下面说法正确的是（　　）A．旋转旋钮开关到“1”时，水壶处于保温挡B．水吸收的热量为3.36×104JC．此热水器加热挡的热效率为84%D．在保温时，接入电路电阻的阻值为48.4Ω二．填空题（共2小题）3．（2023 德州）如图所示，某家用电热水壶有“高温”、“低温”两挡，已知定值电阻R1与R2阻值相等，“低温挡”正常工作时的功率为484W，则R2的阻值为 　 　Ω。在标准大气压下，用“高温挡”加热初温为15℃、质量为1kg的水7min，该过程消耗的电能为 　 　J，若产生的热量全部被水吸收，则水的温度升高了 　 　℃。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]4．（2023 宿迁）某型号电饭锅有“高温烧煮”和“保温焖饭”两挡，其电路如图所示。当开关S置于1时，电流表示数为5A，此时电饭锅处于 　 　挡，在此挡位下加热2.2kg的水，使其温度升高10℃，用时100s，电饭锅的加热效率为 　 　；当开关S置于2时，电流表的示数为0.1A，R的阻值为 　 　Ω。若从做饭快的角度考虑，应选择功率更 　 　的电饭锅。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]三．计算题（共21小题）5．（2023 西宁）小宁家的电饭煲额定电压为220V，有加热和保温两种工作状态，额定加热功率为2000W。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]求：（1）在正常加热状态下，将2.5kg的水从20℃加热到沸腾，水吸收的热量是多少。（气压为标准大气压）（2）若此电饭煲的加热效率为84%，则上述过程需要加热多长时间。（3）小宁想利用家里的电能表测量电饭煲的实际加热功率，于是小宁断开家中其他用电器，让电饭煲单独处于加热状态，观察到电能表转盘在10min内转了180转（电能表如图所示），则此电饭煲的实际加热功率为多少。6．（2023 淄博）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。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]7．（2023 辽宁）作为四大国粹之一的中药能有效抑制病毒在人体内的传播。如图甲所示为一款电热中药壶，其简化电路图如图乙所示，它有急火和文火两种工作状态，由温控开关S1自动控制，文火时的电功率为220W。R1和R2均为发热电阻，且R2的阻值为123.2Ω。[c中药取4.0×103J/（kg ℃）]求：（1）中药壶在文火状态下的电流；（2）将3kg中药从20℃加热至100℃，中药吸收的热量；（3）若不计热量损失，用急火完成（2）中的加热过程所用的时间。8．（2023 攀枝花）某品牌电煎锅的简化电路如图所示，它分为高、中、低三挡，最大功率为990W。S为旋钮开关，转动S可将开关分别调至0、1、2、3挡位置，与该挡的两个触点同时接通。R1、R2、R3为发热电阻，且阻值恒定。将电煎锅接入220V的家庭电路中，当开关S旋至1挡时，电路的工作电流为1A；当开关S旋至2挡时，电路的功率为550W。某次用2挡烹饪中，用时1min将质量为50g、比热容为4.0×103J/（kg ℃）的某种食物从20℃加热至119℃。求：（1）电阻R1、R2、R3的阻值；（2）该次烹饪中电煎锅加热食物的效率。9．（2023 常州）小明家安装了某品牌小厨宝，其加热电阻丝的规格为“220V 2000W”，水箱容积5L，ρ水＝1×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg ℃），正常工作时，问：（1）加热电阻丝的阻值？（2）若水箱内加满水，把水从5℃加热到65℃，加热时间至少多长？10．（2023 阜新）小新家使用的电饭锅有加热和保温两种挡位，其内部简化电路如图所示。米饭煮熟后，开关S1自动断开，同时开关S2自动闭合，指示灯亮，电饭锅处于保温状态。电饭锅加热挡功率为1100W，R2阻值为1075Ω。求：（1）电饭锅将0.5kg米饭，从20℃加热到100℃，米饭吸收的热量是多少？[米饭的比热容c＝4×103J/（kg ℃）]（2）加热电阻R1的阻值是多少？（3）若指示灯两端的电压为5V，通过R2的电流是多少？小灯泡的实际功率是多少？11．（2023 鞍山）中医药是中华文化的瑰宝，在疾病治疗方面具有不可替代的作用。图甲为小明同学家的小型电中药锅，其电路简图如图乙所示，通过开关S1和S2的不同接法组合，可以实现三挡加热功能，其中定值电阻R1、R2都是发热电阻，其部分参数如下表所示。[已知ρ药液＝1.0×103kg/m3，c药液＝4.2×103J/（kg ℃）]求：额定电压/V 220额定功率/W 高温挡880中温挡440低温挡 _____（1）锅中的1L药液从25℃加热到35℃，中药液吸收的热量；（2）低温挡的功率；（3）若该中药锅以中温挡的工作电路给已煲好的药液温热110s，实际消耗的电能为4×104J，则此时电路的实际电压。12．（2023 丹东）如图所示是某品牌电热锅的简化电路，R1、R2均为发热电阻。电热锅工作时，通过开关S1和S2实现低温、中温和高温的挡位控制。已知低温挡电阻R1＝110Ω，中温挡功率为880W。求：（1）电热锅低温挡工作时的电功率；（2）电热锅中温挡工作时的电流；（3）使用电热锅高温挡将质量为2kg的水从20℃加热到75℃所用的时间。[不计热量损失，水的比热容c＝4.2×103J/（kg ℃）]13．（2023 大庆）图甲为某品牌饮水机，其铭牌如下表，图乙为其内部简化电路图，该饮水机有加热和保温两个挡位。R1、R2均为电热丝，当热水箱中水温降至70℃时通过自动开关S2切换到加热挡，当温度达到100℃时自动切换到保温挡，饮水机始终在额定电压下工作，已知c水＝4.2×103J/（kg ℃）。求：水桶容量：20L热水箱水量：1kg额定电压：220V加热功率P2：1100W保温功率P1：100W（1）电热丝R1的阻值；（2）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量；（3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量。14．（2023 辽宁）如图为某款水暖电热毯的简化电路图，其中R、R1、R2均为加热电阻。该电热毯具有“调温”和“恒温”两挡，开关接1为“调温”挡，功率变化范围为50W～100W，开关接2为“恒温”挡，功率为33W。电热毯内装有1kg水。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]求：（1）电热毯在恒温挡时的电流；（2）可变电阻R的最大阻值；（3）若用最大功率加热，不计热损失，电热毯内水的温度由20℃升高到50℃所用的时间。15．（2023 大连）某品牌电水壶的额定功率为800W。该电水壶正常工作500s，将质量为1.5kg的水从20℃加热到80℃。已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）。在此过程中，试求：（1）水吸收的热量是多少？（2）电水壶消耗的电能是多少？（3）电水壶加热水的效率是多少？16．（2023 营口）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。17．（2023 潍坊）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S1可实现“保温”“加热”两个挡位间的切换。电源电压U＝220V，R1、R2是电热丝，R1＝440Ω，“加热”时恒温箱的电功率P加热＝550W。将恒温箱两气孔封闭，闭合开关S，S1置于“加热”挡位，箱内温度从20℃升至设定的恒温温度，用时130s，该段时间内的加热效率η＝80%。恒温箱的容积V＝2m3，箱内空气密度ρ＝1.3kg/m3，箱内空气的比热容c＝1.0×103J/（kg ℃）。求：（1）“保温”时恒温箱的电功率；（2）电热丝R2的阻值；（3）恒温箱的恒温温度。18．（2023 青海）如图所示，是一款家用电热水壶，有保温和加热两个挡位。当闭合S和S1时，电热水壶处于加热状态；当闭合S断开S1时，电热水壶处于保温状态。额定电压：220V加热功率：880W保温功率：110W请你解决以下问题：（1）该电热水壶最多可以装多少L的水；（2）R2的阻值是多少；（3）电热水壶装满初温为32℃的水，加热至沸腾需要多长时间（结果保留整数）。[当地水的沸点约为92℃，水的比热容c＝4.2×103J/（kg ℃），加热效率η＝90%，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3]19．（2023 朝阳）彤彤家里有一台电热锅，它的一些参数如表中所示，加热功率有高、低两个挡位，其内部简化电路如图甲所示。额定电压 220V加热电阻R1 55Ω加热电阻R2 44Ω（1）电热锅在高挡位工作时的额定功率是多大？（2）若将锅中0.5L的水从23℃加热到100℃，水吸收多少热量？（3）上述加热水的过程中，不计热量损失，电热锅高挡位需正常工作多长时间？（4）爱动脑的彤彤把原电热锅内部简化电路设计成如图乙所示，也有高、低两个挡位。已知该电热锅允许通过的最大电流为8A，请判断乙图电路是否合理，并通过计算说明原因。20．（2023 黑龙江）图甲是一款紫砂电饭锅，其简化电路如乙图所示，R1和R2是电热丝，通过单独或同时闭合开关实现低温和高温挡切换，低温挡功率为440W，高温挡功率为880W，已知粥的比热容c粥＝4.0×103J/（kg ℃）。求：（1）当电饭锅正常使用时，处于低温挡时的电流；（2）电热丝R2的阻值；（3）若不考虑能量损失，正常使用高温挡将2kg的粥从20℃加热到86℃时需要的时间；（4）若实际正常使用高温挡加热的时间为800s，该电饭锅的加热效率。21．（2023 天津）额定功率为1000W的电热水壶正常工作时，把质量为1kg的水从10℃加热到100℃，用时420s。已知c水＝4.2×103J/（kg ℃），求：（1）水吸收的热量；（2）电热水壶的效率。22．（2023 江西）如图所示，劳动课上，某同学用电磁炉烧水。水壶中装满初温为25℃的水，水壶和电磁炉的部分参数如下表所示。[当时气压为一个标准大气压，ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg ℃），g＝10N/kg]求：（1）壶中水的质量；（2）烧水时壶底的受力面积为100cm2，壶对电磁炉的压强；（3）当水刚好烧开时，水吸收的热量；（4）电磁炉正常工作，若加热效率为84%，水刚好烧开所需的时间。水壶 电磁炉烧水挡净重：500g 额定电压：220V容量：2L 额定功率：2000W23．（2023 自贡）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？24．（2023 泸州）某种带保温功能的电热水壶，其发热部分电路如图所示。已知电源电压U＝220V保持不变，电阻丝R1＝110Ω、R2＝88Ω。通过调节开关S1、S2可以实现低温、中温、高温三挡的切换；当水温降到60℃时，电路自动切换成低温挡进行保温。已知c水＝4.2×103J/（kg ℃）。（1）当电热水壶处于中温挡时，求电热水壶消耗的电功率；（2）当电热水壶分别处于高温挡与低温挡时，求通过电阻丝R1的电流之比；（3）用电热水壶高温挡把m＝2kg的水从t1＝28℃加热到t2＝100℃，自动断电，其中电热水壶加热效率η＝84%。当电热水壶中水温降到60℃时，继续保温t＝1.8h，问电热水壶这次加热和保温一共消耗多少度电？25．（2023 重庆）李老师桌上有一张老式加热鼠标垫（内有一根加热电阻丝），如图所示，鼠标垫质量为200g，规格为“5V 5W”。忽略温度对电阻的影响。（1）求鼠标垫的电阻；（2）鼠标垫正常工作10min，温度升高7℃，若此过程中热损失为30%，估算鼠标垫的比热容；（3）月月想帮老师扩大鼠标垫温度调节范围，现有12V的电源、规格为“5Ω 2A”“20Ω 1A”的两个滑动变阻器。她准备通过滑动变阻器来保护电路并调节鼠标垫加热功率，请你帮她选择合适的滑动变阻器接入电路，并计算改装后电路消耗的最大功率与最小功率的差值。四．综合能力题（共5小题）26．（2023 湘潭）如图为小明家的电压力锅，下表是它的铭牌，在锅内装入2.5kg初温为15℃的食材，加热至95℃，已知c食材＝3.3×103J/（kg ℃），q天然气＝4.4×107J/m3。问：（1）电压力锅加热时，电流为 　 　A，电阻为 　 　Ω。（2）此过程中，食材吸热 　 　J；这些热量相当于完全燃烧 　 　m3天然气放出的热量。（3）若该压力锅的加热效率为80%，此加热过程需要多长时间？高速压力锅加热功率：1100W额定容量：4.0L额定电压：220V﹣50Hz工作压强：105kPa型号：MY﹣HT4085PG生产批号：171121161927．（2023 赤峰）小明给家里买电热水壶，他测试了价格相同的甲、乙两款电热水壶，它们的铭牌如表所示。均正常工作，都把质量为1kg的水从20℃加热到42℃，甲用时125s，乙用时120s。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]（1）甲电热水壶正常工作时电阻是多大？（2）质量为1kg的水从20℃加热到42℃，吸收的热量是多少？（3）如果从甲或乙中选择一款节能的电热水壶，通过计算分析，他应该选择哪一款？甲额定电压 220V额定功率 880W频率 50Hz乙额定电压 220伏额定功率 1000瓦频率 50赫兹28．（2023 齐齐哈尔）如图甲所示是一款小型电火锅，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，R1、R2、R3均为加热电阻（阻值保持不变）。已知R1的阻值为176Ω，电火锅的部分参数如下表所示。求：额定电压 220V低温挡功率中温挡功率 440W高温挡功率 1100W（1）R2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，用高温挡将1kg水从20℃加热到100℃用时5.6min，该电火锅的实际功率是多少？（不计热损失）29．（2023 岳阳）小明同学设计了一款自动控温烧水壶，其电路原理如图甲所示。S1为温控开关，当温度低于98℃时自动闭合，当温度达到100℃时自动断开。电源电压恒为220V，S为总开关。R为水壶的电热丝，其阻值是44Ω。（1）求R工作时的电流；（2）求R工作时的电功率；（3）某次烧水过程中，壶的加热效率恒为75%，水的初温为20℃，质量视为不变。从开关S闭合到温控开关S1第一次断开，水吸收的热量为2.64×105J，S1每次断开的时间均为48s。将S1第一次断开时作为计时起点，作出此后水的温度—时间图像如图乙。求S1第一次断开后220s内电路消耗的总电能。30．（2023 怀化）甲图是一款恒温箱的内部原理电路图。工作电压220V，电热丝R0的阻值为44Ω；控制电路电源电压为8V，继电器线圈的电阻R1＝10Ω，滑动变阻器（调温电阻）R2的最大阻值为130Ω；热敏电阻R3的阻值随温度t变化的关系如乙图所示。R0和R3均置于恒温箱中，当继电器线圈中电流达到50mA，继电器的衔铁会把弹簧片吸到左边，右边工作电路断电停止加热。求：（1）加热时，经过R0的电流？（2）当最高控温设置在60℃时，滑动变阻器接入电路中的阻值应为多少？（3）利用恒温箱把1kg的牛奶从20℃加热到60℃，牛奶吸收多少热量？[牛奶的比热容c＝2.5×103J/（kg ℃）]（4）把1kg的牛奶从20℃加热到60℃需要2min，则该恒温箱的加热效率为多少？（结果精确到0.1%）五．解答题（共7小题）31．（2023 东营）小明家购置了一款多功能电暖器。如图甲所示，其内装有4kg导热油，转动旋钮可实现高、中、低不同挡位之间的切换。图乙是其内部电路原理图，其中四个发热电阻阻值相同。（1）电暖器低温挡工作时，开关应处于 　 　位置（选填“1”“2”或“3”）。（2）已知中温挡额定功率为1000W，求电阻R的阻值和高温挡的额定功率。（3）使用高温挡正常工作5min，导热油温度由15℃升高到75℃。若消耗的电能有84%被导热油吸收，求导热油的比热容。（4）根据所学的电学知识，请你提出一条安全使用电暖器的建议。32．（2023 泰州）小华查看家中电炖锅的说明书后发现：电炖锅有低温、中温、高温三挡；电阻R2＝60.5Ω，R1＝4R2，该电炖锅的原理图如图所示。请解答：（1）闭合开关S、S1，电炖锅处于 　 　挡。（2）电炖锅高温挡的额定功率为多大？（3）正常工作时，使用电炖锅高温挡加热10min，可将一锅1.5kg的汤从20℃加热到100℃，电炖锅的加热效率是多少？[汤的比热容取4×103J/（kg ℃）]33．（2023 无锡）图甲是某型号电开水器结构简图，图乙是它的电路原理图，控制进水口的浮球阀由不锈钢浮球、绕O点转动的金属杆ABC、连杆CD、活塞组成。使用时，将插头插入家庭电路的插座中，电压为220V。冷水自进水口进入冷水箱，再经连通管进入煮水箱，当冷水箱水位达到设定高度，浮球浮起，AB水平，连杆CD水平向右推动活塞堵住进水口，停止进水，同时开关S2闭合，开关S1与触点2接通，煮水箱中的电热管R1工作，额定煮水功率为3300W，水沸腾后经出水管溢入贮水箱，冷水再补充入煮水箱，冷水箱中水位下降，进水口打开进水，同时S2断开，重复上述过程，至贮水箱中注满水后，开关S1与触点1接通，贮水箱中的电热管R2工作，进行保温，额定保温功率为660W。保温时，S3同时接通，当电磁铁线圈中的电流达到0.02A，衔铁P被吸起（开关断开）；当电磁铁线圈中电流减小到0.01A，衔铁P被释放（开关重新接通），使贮水箱内热水温度维持在90℃～95℃．R3是定值电阻。RT是热敏电阻，其温度与贮水箱内水温相同，温度每升高1℃，电阻减小100Ω，电磁铁线圈的电阻忽略不计。[c水＝4.2×103J/（kg ℃），ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg]（1）该电开水器正常工作时，熔断器上通过的最大电流为 　 　。A.3AB.12AC.15AD.18A（2）该电开水器煮水箱电热管R1连续正常工作1小时能产生33L的开水，若冷水温度为22℃，开水温度为100℃，则煮水箱的加热效率为多少？（3）冷水箱中的浮球质量为0.55kg，金属杆ABC质量和体积忽略不计，进水口被活塞堵住不能进水时，若浮球恰好一半体积浸在水中，连杆CD受到活塞对它水平向左的推力为30N；若浮球全部浸没于水中，此时连杆能够承受活塞的水平推力为90N，则浮球体积为 　 　m3，贮水箱中保温控制电路的电压U是 　 　V。34．（2023 随州）如图1是陈老师办公室电热水壶的照片，如图2是其内部电路的简化图。电路主要由并联的两个支路组成：一支路是由指示灯（2V 0.1W）和“限流电阻”串联而成；另一支路接有发热盘（发热电阻）。已知电源电压为220V，水的比热容为4.2×103J （kg ℃）﹣1。（1）判断“限流电阻”是“大电阻”还是“小电阻”（小于10Ω为“小电阻”，大于100Ω为“大电阻”）。直接写出你判断的结论无需证明无需说明理由。 　 　。（2）用该电热水壶给壶内1kg、20℃的水加热，已知加热功率为1000W，加热时80%的热量被壶内的水吸收，求多长时间可以将水烧开（100℃）？35．（2023 山西）如图是某多功能电饭锅，具有加热和保温两挡功能（S1为总开关，S2为温控开关），其内部有两个加热电阻丝R1和R2（R1的电阻是198Ω，R2的电阻是44Ω）。某次将2kg初温为20℃的米和水加热到100℃，然后自动转入保温状态。下表是电饭锅铭牌上的部分参数，求解下列问题。[米和水混合物的比热容为4.0×103J/（kg ℃）]容量/kg 3.0额定电压/V 220加热功率/W 1100保温功率/W 200（1）加热过程中，米和水吸收的热量。（2）正常加热时，通过电路的电流。（3）请你在虚线框内画出电饭锅的电路图，并结合所画的电路图说明开关是何种状态时电饭锅处于加热状态。36．（2023 扬州）一款电保温杯垫，如图所示，能使杯垫上杯内的水持续保温在55℃左右，功率为16W。把质量为200g、初温为51℃的水倒入杯中保温，5min后升高到55℃。已知c水＝4.2×103J/（kg ℃）。求这段时间内：（1）水吸收的热量。（2）杯垫消耗的电能。（3）杯垫给水加热的效率。37．（2023 安徽）为估测一个电热水壶烧水时的电功率，小林在壶中装入质量为1kg的水，接入家庭电路中，通电加热210s，水温从20℃上升到70℃。已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）。（1）求该过程中水吸收的热量；（2）若电流产生的热量全部被水吸收，请通过计算估测该热水壶的电功率；（3）用上述方案估测出的电功率与实际功率相比，偏大还是偏小？简要说明原因。17电功与电热的综合计算（培优提升题）-参考答案与试题解析一．多选题（共2小题）（多选）1．（2023 青岛）某品牌电热水壶，部分参数如表所示，它正常工作245s，可将体积为2L、温度为20℃的水加热到70℃。下列分析正确的是（　　）额定电压：220V额定功率：1800W额定容积：2LA．电热水壶正常工作时的电流约为0.12AB．电热水壶正常工作时电热丝的阻值约为26.9ΩC．电热水壶整个过程消耗的电能是4.41×105JD．电热水壶中的水吸收的热量为4.2×105J【答案】BCD【解答】解：A、由表格参数可知，电热水壶的额定电压U＝220V，额定功率P＝1800W，由P＝UI可知，电热水壶正常工作时的电流：I＝＝≈8.18A，故A错误；B、由P＝可知，热水壶正常工作时电热丝的阻值：R＝＝≈26.9Ω，故B正确；C、由P＝可知，电热水壶整个过程消耗的电能：W＝Pt＝1800W×245s＝4.41×105J，故C正确；D、水的体积V＝2L＝2dm3＝2×10﹣3m3，由ρ＝可知，水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg，电热水壶中的水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×2kg×（70℃﹣20℃）＝4.2×105J，故D正确。故选：BCD。（多选）2．（2023 南充）有一台家用电水壶，如图所示是其内部电路的简图，R1、R2均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为1000W，保温功率为44W，用此水壶加热初温20℃、体积为1L的水400秒刚好沸腾[忽略温度对电阻阻值的影响，大气压为一个标准大气压，c水＝4.2×103J/（kg ℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]。则下面说法正确的是（　　）A．旋转旋钮开关到“1”时，水壶处于保温挡B．水吸收的热量为3.36×104JC．此热水器加热挡的热效率为84%D．在保温时，接入电路电阻的阻值为48.4Ω【答案】AC【解答】解：A、开关旋至“1”挡，电阻R1、R2串联，此时电路总电阻：R串＝R1+R2；开关旋至“2”挡，只有R2工作，因R串＞R2，根据P＝可知：开关旋至“1”挡，功率较小，为保温挡，接“2”时功率较大为加热挡，故A正确；B、水的体积V＝1L＝1×10﹣3m3，由ρ＝可得，水的质量m＝ρ水V＝1×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg；在一个标准大气压下，水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J，故B错误；C、已知电水壶加热功率为1000W，则消耗的电能：W＝P加热t＝1000W×400s＝4×105J；则加热挡的热效率：η＝×100%＝×100%＝84%，故C正确；D、保温功率P保温＝44W，根据P＝可得电路中电阻：R＝＝＝1100Ω，故D错误。故选：AC。二．填空题（共2小题）3．（2023 德州）如图所示，某家用电热水壶有“高温”、“低温”两挡，已知定值电阻R1与R2阻值相等，“低温挡”正常工作时的功率为484W，则R2的阻值为 　50　Ω。在标准大气压下，用“高温挡”加热初温为15℃、质量为1kg的水7min，该过程消耗的电能为 　4.0656×105　J，若产生的热量全部被水吸收，则水的温度升高了 　85　℃。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]【答案】50；4.0656×105；85。【解答】解：由图可知，当开关S2闭合、S1断开时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由P＝可知，此时电路总功率最小，电热水壶处于低温挡；当开关S1、S2都闭合时，只有R2工作，电路中的总电阻最小，总功率最大，电热水壶处于高温挡；由P＝可知，R1、R2的串联总电阻：R＝＝＝100Ω，根据题意和串联电路的电阻特点可知，R2的阻值：R2＝R1＝R＝×100Ω＝50Ω；电热水壶高温挡的电功率：P高＝＝＝968W；电热水壶高温挡工作7min消耗的电能：W＝P高t＝968W×7×60s＝4.0656×105J；根据题意可知水吸收的热量：Q吸＝W＝4.0656×105J，由Q吸＝cm（t﹣t0）可知，水理论上的末温：t′＝+t0＝+15℃＝111.8℃，一个标准大气压下，水的沸点是100℃，所以水的实际末温为100℃，则水升高的温度：Δt＝100℃﹣15℃＝85℃。故答案为：50；4.0656×105；85。4．（2023 宿迁）某型号电饭锅有“高温烧煮”和“保温焖饭”两挡，其电路如图所示。当开关S置于1时，电流表示数为5A，此时电饭锅处于 　高温烧煮　挡，在此挡位下加热2.2kg的水，使其温度升高10℃，用时100s，电饭锅的加热效率为 　84%　；当开关S置于2时，电流表的示数为0.1A，R的阻值为 　2156　Ω。若从做饭快的角度考虑，应选择功率更 　高　的电饭锅。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]【答案】高温烧煮；84%；2156；高。【解答】解：（1）当开关S置于1挡时，电阻R短路，为R0的简单电路，当开关S置于2挡时，两电阻串联，由于串联电阻总电阻大于其中任一电阻，所以根据P＝可知，开关S置于1挡时，电路电阻最小，电路消耗的电功率最大，即电饭锅处于高温烧煮挡；（2）高温烧煮挡加热100s，消耗电能为：W＝UI高温t＝220V×5A×100s＝1.1×105J；加热2.2kg的水，使其温度升高10℃，水吸收的热量为：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×2.2kg×10℃＝9.24×104J；该电饭锅的热效率为：η＝×100%＝×100%＝84%；（3）当开关S置于1挡时，电阻R短路，为R0的简单电路，此时电流表示数为5A，那么R0的阻值为：R0＝＝＝44Ω，当开关S置于“2”挡时，电路的为串联电路，此时电路总电阻为：R总＝＝＝2200Ω，那么R电阻为：R＝R总﹣R0＝2200Ω﹣44Ω＝2156Ω，（4）做一次饭需要消耗的热量一定，由W＝Pt可知，若做饭快，即用时少，应选择功率更高的电饭锅。故答案为：高温烧煮；84%；2156；高。三．计算题（共21小题）5．（2023 西宁）小宁家的电饭煲额定电压为220V，有加热和保温两种工作状态，额定加热功率为2000W。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]求：（1）在正常加热状态下，将2.5kg的水从20℃加热到沸腾，水吸收的热量是多少。（气压为标准大气压）（2）若此电饭煲的加热效率为84%，则上述过程需要加热多长时间。（3）小宁想利用家里的电能表测量电饭煲的实际加热功率，于是小宁断开家中其他用电器，让电饭煲单独处于加热状态，观察到电能表转盘在10min内转了180转（电能表如图所示），则此电饭煲的实际加热功率为多少。【答案】（1）在正常加热状态下，将2.5kg的水从20℃加热到沸腾，水吸收的热量是8.4×105J；（2）若此电饭煲的加热效率为84%，则上述过程需要加热500s；（3）电饭煲的实际加热功率为1800W。【解答】解：（1）已知1标准大气压水的沸点为100℃，则水吸收的热量：Q吸＝cm（ t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×2.5kg×（100℃﹣20℃）＝8.4×105J；（2）根据η＝得，电饭煲消耗的电能为：W＝＝＝106J，根据P＝得，此电饭煲至少需要加热的时间：t＝＝＝500s；（3）“600r/（kW h）”表示电路中用电器每消耗1kW h电能，电能表转盘转3000圈，电饭煲在单独处于加热 状态下工作，转盘在10min内转了180转，消耗的电能为：W实＝＝＝0.3kW h＝1.08×106J，电饭煲在“蒸煮”状态下的实际功率为：P实＝＝＝1800W。答：（1）在正常加热状态下，将2.5kg的水从20℃加热到沸腾，水吸收的热量是8.4×105J；（2）若此电饭煲的加热效率为84%，则上述过程需要加热500s；（3）电饭煲的实际加热功率为1800W。6．（2023 淄博）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。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]【答案】（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5280J；（3）将壶内500g的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量为1.68×105J。【解答】解：（1）开关置于“1”为加热挡，由图乙可知，此时电路中只有R1工作，由I＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝44Ω；R1消耗的电功率：P1＝UI＝220V×5A＝1100W；（2）由图乙可知，当开关置于“2”时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻：R＝R1+R2＝44Ω+506Ω＝550Ω，养生壶1min消耗的电能：W＝t＝×1×60s＝5280J；（3）水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×500×10﹣3kg×（100℃﹣20℃）＝1.68×105J。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5280J；（3）将壶内500g的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量为1.68×105J。7．（2023 辽宁）作为四大国粹之一的中药能有效抑制病毒在人体内的传播。如图甲所示为一款电热中药壶，其简化电路图如图乙所示，它有急火和文火两种工作状态，由温控开关S1自动控制，文火时的电功率为220W。R1和R2均为发热电阻，且R2的阻值为123.2Ω。[c中药取4.0×103J/（kg ℃）]求：（1）中药壶在文火状态下的电流；（2）将3kg中药从20℃加热至100℃，中药吸收的热量；（3）若不计热量损失，用急火完成（2）中的加热过程所用的时间。【答案】（1）中药壶在文火状态下的电流1A。（2）中药吸收的热量9.6×105J。（3）加热过程所用时间1920s。【解答】解：（1）由P＝UI可得，中药壶在文火状态下的电流：I文火＝＝＝1A；（2）中药吸收的热量：Q吸＝cmΔt＝4.0×103J/（kg ℃）×3kg×（100℃﹣20℃）＝9.6×105J；（3）当S1接b时，R1与R2串联在电路中，电路的总电阻最大，由P＝可知，中药壶消耗的电功率最小，为文火状态，由P＝可得，总电阻：R总＝＝＝220Ω，则R1的阻值：R1＝R总﹣R2＝220Ω﹣123.2Ω＝96.8Ω；当S1接a时，只有R1在电路中，电路的电阻最小，由P＝可知，中药壶消耗的电功率最大，为急火状态，此时功率：P急火＝＝＝500W，不计热量损失，W＝Q吸＝9.6×105J，由P＝可得，加热过程所用的时间：t＝＝＝1920s。答：（1）中药壶在文火状态下的电流1A。（2）中药吸收的热量9.6×105J。（3）加热过程所用时间1920s。8．（2023 攀枝花）某品牌电煎锅的简化电路如图所示，它分为高、中、低三挡，最大功率为990W。S为旋钮开关，转动S可将开关分别调至0、1、2、3挡位置，与该挡的两个触点同时接通。R1、R2、R3为发热电阻，且阻值恒定。将电煎锅接入220V的家庭电路中，当开关S旋至1挡时，电路的工作电流为1A；当开关S旋至2挡时，电路的功率为550W。某次用2挡烹饪中，用时1min将质量为50g、比热容为4.0×103J/（kg ℃）的某种食物从20℃加热至119℃。求：（1）电阻R1、R2、R3的阻值；（2）该次烹饪中电煎锅加热食物的效率。【答案】（1）电阻R1、R2、R3的阻值分别为：132Ω、88Ω、110Ω；（2）该次烹饪中电煎锅加热食物的效率为60%。【解答】解：（1）由电路图可知，旋至1挡时，R1和R2串联；旋至2挡时，R1被短接，仅有电阻R2接入电路旋；至3挡时，R2和R3并联。由P＝可知，旋至2挡时，电路的电阻较小，功率较大，电煎锅处于中挡，此时P中＝P2＝550W，则R2的阻值：R2＝＝＝88Ω；旋至1挡时，R1和R2串联，电路的电阻最大，功率最小，电煎锅处于低挡，此时电路中的电流为1A，由U＝IR可得：U＝I1（R1+R2），即220V＝1A×（R1+88Ω），解得R1＝132Ω；旋至3挡时，R2和R3并联，电路的电阻最小，功率最大，电煎锅处于高挡，则：P高＝+P2，即990W＝+550W，解得R3＝110Ω；（2）食物吸收的热量：Q吸＝cm（t2﹣t1）＝4.0×103J/（kg ℃）×50×10﹣3kg×（119℃﹣20℃）＝1.98×104J，利用2挡烹饪中，1min电煎锅消耗的电能：W＝Pt＝550W×1min＝550W×60s＝3.3×104J，电煎锅加热食物的效率：η＝＝＝60%。答：（1）电阻R1、R2、R3的阻值分别为：132Ω、88Ω、110Ω；（2）该次烹饪中电煎锅加热食物的效率为60%。9．（2023 常州）小明家安装了某品牌小厨宝，其加热电阻丝的规格为“220V 2000W”，水箱容积5L，ρ水＝1×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg ℃），正常工作时，问：（1）加热电阻丝的阻值？（2）若水箱内加满水，把水从5℃加热到65℃，加热时间至少多长？【答案】（1）加热电阻丝的阻值为24.2Ω；（2）若水箱内加满水，把水从5℃加热到65℃，加热时间为630s。【解答】解：（1）由题意可知，加热状态下，小厨宝正常工作的功率P＝2000W，则在加热状态下，加热电阻丝的阻值为：R＝＝＝24.2Ω；（2）水的质量为：m＝ρV＝1×103kg/m3×5×10﹣3m3＝5kg；把水从5℃加热到65℃水吸收的热量为：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×5kg×（65℃﹣5℃）＝1.26×106J；消耗的电能为：W＝Q吸＝1.26×106J；则加热时间为：t＝＝＝630s。答：（1）加热电阻丝的阻值为24.2Ω；（2）若水箱内加满水，把水从5℃加热到65℃，加热时间为630s。10．（2023 阜新）小新家使用的电饭锅有加热和保温两种挡位，其内部简化电路如图所示。米饭煮熟后，开关S1自动断开，同时开关S2自动闭合，指示灯亮，电饭锅处于保温状态。电饭锅加热挡功率为1100W，R2阻值为1075Ω。求：（1）电饭锅将0.5kg米饭，从20℃加热到100℃，米饭吸收的热量是多少？[米饭的比热容c＝4×103J/（kg ℃）]（2）加热电阻R1的阻值是多少？（3）若指示灯两端的电压为5V，通过R2的电流是多少？小灯泡的实际功率是多少？【答案】（1）电饭锅将0.5kg米饭，从20℃加热到100℃，米饭吸收的热量是1.6×105J；（2）加热电阻R1的阻值44Ω；（3）若指示灯两端的电压为5V，通过R2的电流是0.2A；小灯泡的实际功率是1W。【解答】解：（1）米饭吸收的热量：Q吸＝c米饭m（t﹣t0）＝4×103J/（kg ℃）×0.5kg×（100℃﹣20℃）＝1.6×105J；（2）开关S1闭合，S2断开，电饭锅处于加热挡位，此时电路为加热电阻R1的简单电路，加热电阻R1的阻值：R1＝＝＝44Ω；（3）开关S2闭合，S1断开，电饭锅处于保温挡位，此时灯泡和R2串联接入电路，串联电路总电压等于各部分电压之和，根据欧姆定律可得此时通过R2的电流：I＝＝＝0.2A，串联电路各处电流相等，小灯泡的实际功率：P＝ULI＝5V×0.2A＝1W。答：（1）电饭锅将0.5kg米饭，从20℃加热到100℃，米饭吸收的热量是1.6×105J；（2）加热电阻R1的阻值44Ω；（3）若指示灯两端的电压为5V，通过R2的电流是0.2A；小灯泡的实际功率是1W。11．（2023 鞍山）中医药是中华文化的瑰宝，在疾病治疗方面具有不可替代的作用。图甲为小明同学家的小型电中药锅，其电路简图如图乙所示，通过开关S1和S2的不同接法组合，可以实现三挡加热功能，其中定值电阻R1、R2都是发热电阻，其部分参数如下表所示。[已知ρ药液＝1.0×103kg/m3，c药液＝4.2×103J/（kg ℃）]求：额定电压/V 220额定功率/W 高温挡880中温挡440低温挡 _____（1）锅中的1L药液从25℃加热到35℃，中药液吸收的热量；（2）低温挡的功率；（3）若该中药锅以中温挡的工作电路给已煲好的药液温热110s，实际消耗的电能为4×104J，则此时电路的实际电压。【答案】（1）锅中的1L药液从25℃加热到35℃，中药液吸收的热量为4.2×104J；（2）低温挡的功率为220W；（3）若该中药锅以中温挡的工作电路给已煲好的药液温热110s，实际消耗的电能为4×104J，此时电路的实际电压为200V。【解答】解：（1）药液的体积V＝1L＝1dm3＝1×10﹣3m3，由ρ＝可知，药液的质量：m＝ρ药液V＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，药液吸收的热量：Q吸＝c药液m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（35℃﹣25℃）＝4.2×104J；（2）由图乙可知，当开关S1闭合，S2接1时，R1、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P＝可知，电路中的总功率最大，电中药锅处于高温挡；当开关S1打开、S2接2时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由P＝可知，电路中的总功率最小，电中药锅处于低温挡；当开关S1闭合，S2接2时，只有R1工作，电中药锅处于中温挡；由表格数据可知，电中药锅中温挡的功率P中＝440W，由P＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝110Ω；并联电路中的总功率等于各用电器的电功率之和，则高温挡工作时，R2的电功率：P2＝P高﹣P中＝880W﹣440W＝440W，由P＝可知，R2的阻值：R2＝＝＝110Ω；根据串联电路的电阻特点可知，R1、R2的串联总电阻：R＝R1+R2＝110Ω+110Ω＝220Ω，低温挡的功率：P低＝＝＝220W；（3）由W＝t可知，电路的实际电压：U实＝＝＝200V。答：（1）锅中的1L药液从25℃加热到35℃，中药液吸收的热量为4.2×104J；（2）低温挡的功率为220W；（3）若该中药锅以中温挡的工作电路给已煲好的药液温热110s，实际消耗的电能为4×104J，此时电路的实际电压为200V。12．（2023 丹东）如图所示是某品牌电热锅的简化电路，R1、R2均为发热电阻。电热锅工作时，通过开关S1和S2实现低温、中温和高温的挡位控制。已知低温挡电阻R1＝110Ω，中温挡功率为880W。求：（1）电热锅低温挡工作时的电功率；（2）电热锅中温挡工作时的电流；（3）使用电热锅高温挡将质量为2kg的水从20℃加热到75℃所用的时间。[不计热量损失，水的比热容c＝4.2×103J/（kg ℃）]【答案】（1）电热锅低温挡工作时的电功率为440W；（2）电热锅中温挡工作时的电流为4A；（3）使用电热锅高温挡将质量为2kg的水从20℃加热到75℃所用的时间为350s。【解答】解：（1）R1的独立工作时的电功率：P1＝＝＝440W，由于P1＜P中温＝880W，所以电热锅低温挡工作时的电功率为：P低温＝P1＝440W；（2）根据P＝UI得电热锅中温挡工作时的电流为：I＝＝＝4A；（3）由图知当S1闭合、S2断开时，电路为R1的简单电路，为低温挡；当S2闭合、S1断开时，电路为R2的简单电路，为中温挡；当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，为高温挡，则高温的功率为：P高温＝P低温+P中温＝440W+880W＝1320W；水吸收的热量为：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×2kg×（75℃﹣20℃）＝4.62×105J，若不计热量损失，消耗的电能W＝Q吸＝4.62×105J，所需时间为：t＝＝＝350s。答：（1）电热锅低温挡工作时的电功率为440W；（2）电热锅中温挡工作时的电流为4A；（3）使用电热锅高温挡将质量为2kg的水从20℃加热到75℃所用的时间为350s。13．（2023 大庆）图甲为某品牌饮水机，其铭牌如下表，图乙为其内部简化电路图，该饮水机有加热和保温两个挡位。R1、R2均为电热丝，当热水箱中水温降至70℃时通过自动开关S2切换到加热挡，当温度达到100℃时自动切换到保温挡，饮水机始终在额定电压下工作，已知c水＝4.2×103J/（kg ℃）。求：水桶容量：20L热水箱水量：1kg额定电压：220V加热功率P2：1100W保温功率P1：100W（1）电热丝R1的阻值；（2）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量；（3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量。【答案】（1）电热丝R1的阻值为440Ω；（2）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量为1.26×105J；（3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量为2000J。【解答】解：（1）由图知，开关S2接b时，电路中只有R1，由P＝可知饮水机处于加热状态，则R2的阻值：R2＝＝＝44Ω，当开关S2接a时，电路中R2和R1串联，总电阻最大，饮水机处于保温状态，电路的总电阻：R总＝R1+R2＝＝＝484Ω，电热丝R1的阻值：R1＝R总﹣R2＝484Ω﹣44Ω＝440Ω；（2）水吸收的热量：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣70℃）＝1.26×105J；（3）由欧姆定律可得电路中的电流：I＝＝＝A，由串联电路的电流规律可知，通过电热丝R1电流I1＝I＝A，根据热量Q＝I2Rt可得，饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量：Q＝I2R1t＝（）2×440Ω×22s＝2000J。答：（1）电热丝R1的阻值为440Ω；（2）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量为1.26×105J；（3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量为2000J。14．（2023 辽宁）如图为某款水暖电热毯的简化电路图，其中R、R1、R2均为加热电阻。该电热毯具有“调温”和“恒温”两挡，开关接1为“调温”挡，功率变化范围为50W～100W，开关接2为“恒温”挡，功率为33W。电热毯内装有1kg水。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]求：（1）电热毯在恒温挡时的电流；（2）可变电阻R的最大阻值；（3）若用最大功率加热，不计热损失，电热毯内水的温度由20℃升高到50℃所用的时间。【答案】（1）电热毯在恒温挡时的电流为0.15A；（2）可变电阻R的最大阻值为484Ω；（3）电热毯内水的温度由20℃升高到50℃所用的时间为1.26×103s。【解答】解：（1）由P＝UI可得，电热毯在恒温挡时的电流：I＝＝＝0.15A；（2）由图可知，当开关接1，滑片在最右端，电路中只有R2接入电路，为调温挡最大功率P高＝100W，由P＝可得，R2＝＝＝484Ω；当开关接1时，滑片在最左端，可变电阻R达到最大值，R与R2串联，电路中的电阻最大，电功率最小为P低＝50W，由P＝可得，R总＝＝＝968Ω，所以可变电阻R的最大阻值：R＝R总﹣R2＝968Ω﹣484Ω＝484Ω；（3）水吸收的热量：Q＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（50℃﹣20℃）＝1.26×105J，因为不计热损失，所以消耗的电能：W＝Q吸＝1.26×105J，由P＝可得，电热毯内水的温度由20℃升高到50℃所用的时间：t＝＝＝1.26×103s。答：（1）电热毯在恒温挡时的电流为0.15A；（2）可变电阻R的最大阻值为484Ω；（3）电热毯内水的温度由20℃升高到50℃所用的时间为1.26×103s。15．（2023 大连）某品牌电水壶的额定功率为800W。该电水壶正常工作500s，将质量为1.5kg的水从20℃加热到80℃。已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）。在此过程中，试求：（1）水吸收的热量是多少？（2）电水壶消耗的电能是多少？（3）电水壶加热水的效率是多少？【答案】（1）水吸收的热量是3.78×105J。（2）电水壶消耗的电能是4×105J。（3）电水壶加热水的效率是94.5%。【解答】解：（1）水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×1.5kg×（80℃﹣20℃）＝3.78×105J；（2）电热水壶正常工作时，P＝P额＝800W，由P＝可得，电水壶消耗的电能为：W＝Pt＝800W×500s＝4×105J；（3）该电水壶加热水的效率：η＝×100%＝×100%＝94.5%。答：（1）水吸收的热量是3.78×105J。（2）电水壶消耗的电能是4×105J。（3）电水壶加热水的效率是94.5%。16．（2023 营口）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）水吸收的热量为3.36×105J；（2）把水烧开需要约331s的时间；（3）电水壶的保温功率为55W。【解答】解：（1）水吸收的热量：Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J；（2）把水烧开需要放出的总热量：Q总＝＝＝4×105J；由电路图可知，开关S、S1闭合时，电路为R1的简单电路，此时电路的总电阻最小，总功率最大，处于加热状态，加热功率为1210W，由公式W＝Pt可得，把水烧开需要的时间：t＝＝＝≈331s；（3）由P＝可知，加热状态下R1的阻值：R1＝＝＝40Ω；由电路图可知，开关S闭合、S1断开时，R1与R2串联，总电阻R总＝R1+R2＝40Ω+840Ω＝880Ω；此时电路中的总电阻最大，总功率最小，处于保温状态，则电水壶的保温功率为：P′＝＝＝55W。答：（1）水吸收的热量为3.36×105J；（2）把水烧开需要约331s的时间；（3）电水壶的保温功率为55W。17．（2023 潍坊）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S1可实现“保温”“加热”两个挡位间的切换。电源电压U＝220V，R1、R2是电热丝，R1＝440Ω，“加热”时恒温箱的电功率P加热＝550W。将恒温箱两气孔封闭，闭合开关S，S1置于“加热”挡位，箱内温度从20℃升至设定的恒温温度，用时130s，该段时间内的加热效率η＝80%。恒温箱的容积V＝2m3，箱内空气密度ρ＝1.3kg/m3，箱内空气的比热容c＝1.0×103J/（kg ℃）。求：（1）“保温”时恒温箱的电功率；（2）电热丝R2的阻值；（3）恒温箱的恒温温度。【答案】（1）“保温”时恒温箱的电功率为110W；（2）电热丝R2的阻值为110Ω；（3）恒温箱的恒温温度为42℃。【解答】解：（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、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P＝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；“保温”时恒温箱的电功率：P保＝＝＝110W；（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：P2＝P加﹣P保＝550W﹣110W＝440W，由P＝可知，R2的阻值：R2＝＝＝110Ω；（3）由P＝可知，恒温箱消耗的电能：W＝P加t′＝550W×130s＝71500J，由η＝可知，恒温箱内气体吸收的热量：Q吸＝ηW＝80%×71500J＝57200J，由ρ＝可知，恒温箱内气体的质量：m＝ρV＝1.3kg/m3×2m3＝2.6kg，由Q吸＝cm（t﹣t0）可知，恒温箱的恒温温度：t＝+t0＝+20℃＝42℃。答：（1）“保温”时恒温箱的电功率为110W；（2）电热丝R2的阻值为110Ω；（3）恒温箱的恒温温度为42℃。18．（2023 青海）如图所示，是一款家用电热水壶，有保温和加热两个挡位。当闭合S和S1时，电热水壶处于加热状态；当闭合S断开S1时，电热水壶处于保温状态。额定电压：220V加热功率：880W保温功率：110W请你解决以下问题：（1）该电热水壶最多可以装多少L的水；（2）R2的阻值是多少；（3）电热水壶装满初温为32℃的水，加热至沸腾需要多长时间（结果保留整数）。[当地水的沸点约为92℃，水的比热容c＝4.2×103J/（kg ℃），加热效率η＝90%，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3]【答案】（1）该电热水壶最多可以装5.0L的水；（2）R2的阻值是55Ω；（3）电热水壶装满初温为32℃的水，加热至沸腾需要的时间为1590s。【解答】解：（1）由图乙可知，该电热水壶最多可以装5.0L的水；（2）当闭合S和S1时，电热水壶处于加热状态，由图甲可知，此时电路中只有R2工作，根据P＝可知，R2的阻值：R2＝＝＝55Ω；（3）电热水壶中满壶水的体积V＝5.0L＝5.0dm3＝5.0×10﹣3m3，由ρ＝可知，水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×5.0×10﹣3m3＝5kg，水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×5kg×（92℃﹣32℃）＝1.26×106J，由η＝可知，电热水壶消耗的电能：W＝＝＝1.4×106J，由P＝可知，加热需要的时间：t′＝＝≈1590s。答：（1）该电热水壶最多可以装5.0L的水；（2）R2的阻值是55Ω；（3）电热水壶装满初温为32℃的水，加热至沸腾需要的时间为1590s。19．（2023 朝阳）彤彤家里有一台电热锅，它的一些参数如表中所示，加热功率有高、低两个挡位，其内部简化电路如图甲所示。额定电压 220V加热电阻R1 55Ω加热电阻R2 44Ω（1）电热锅在高挡位工作时的额定功率是多大？（2）若将锅中0.5L的水从23℃加热到100℃，水吸收多少热量？（3）上述加热水的过程中，不计热量损失，电热锅高挡位需正常工作多长时间？（4）爱动脑的彤彤把原电热锅内部简化电路设计成如图乙所示，也有高、低两个挡位。已知该电热锅允许通过的最大电流为8A，请判断乙图电路是否合理，并通过计算说明原因。【答案】（1）电热锅在高挡位工作时的额定功率是1100W；（2）将锅中0.5L的水从23℃加热到100℃，水吸收的热量为1.617×105J；（3）不计热量损失，电热锅高挡位需正常工作的时间为147s；（4）由于乙图中高温挡工作时干路上的总电流大于该电热锅允许通过的最大电流，所以乙图电路不合理。【解答】解：（1）由图甲可知，当双触点开关置于1时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由P＝可知，电路中的总功率最小，电热锅处于低温挡；当双触点开关置于2时，置于R2工作，电路中的总电阻最小，总功率最大，电热锅处于高温挡；电热锅在高挡位工作时的额定功率：P高＝＝＝1100W；（2）电热锅中满壶水的体积V＝0.5L＝0.5dm3＝0.5×10﹣3m3，由ρ＝可知，水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.5×10﹣3m3＝0.5kg，水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×0.5kg×（100℃﹣23℃）＝1.617×105J；（3）不计热量损失，电热锅消耗的电能：W＝Q吸＝1.617×105J，由P＝可知，电热锅高挡位需正常工作的时间：t′＝＝＝147s；（4）由图乙可知，当双触点开关置于2时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的电阻最小，由P＝可知，电路中的总功率最大，电热锅处于高温挡，根据并联电路的电流特点和欧姆定律可知，高温挡工作时干路中的总电流：I＝+＝+＝9A＞8A，由于乙图中高温挡工作时干路上的总电流大于该电热锅允许通过的最大电流，所以乙图电路不合理。答：（1）电热锅在高挡位工作时的额定功率是1100W；（2）将锅中0.5L的水从23℃加热到100℃，水吸收的热量为1.617×105J；（3）不计热量损失，电热锅高挡位需正常工作的时间为147s；（4）由于乙图中高温挡工作时干路上的总电流大于该电热锅允许通过的最大电流，所以乙图电路不合理。20．（2023 黑龙江）图甲是一款紫砂电饭锅，其简化电路如乙图所示，R1和R2是电热丝，通过单独或同时闭合开关实现低温和高温挡切换，低温挡功率为440W，高温挡功率为880W，已知粥的比热容c粥＝4.0×103J/（kg ℃）。求：（1）当电饭锅正常使用时，处于低温挡时的电流；（2）电热丝R2的阻值；（3）若不考虑能量损失，正常使用高温挡将2kg的粥从20℃加热到86℃时需要的时间；（4）若实际正常使用高温挡加热的时间为800s，该电饭锅的加热效率。【答案】（1）当电饭锅正常使用时，处于低温挡时的电流为2A；（2）电热丝R2的阻值为110Ω；（3）若不考虑能量损失，正常使用高温挡将2kg的粥从20℃加热到86℃时需要的时间为600s；（4）若实际正常使用高温挡加热的时间为800s，该电饭锅的加热效率为75%。【解答】解：（1）由P＝UI可知，当电饭锅正常使用时，处于低温挡时的电流：I低＝＝＝2A；（2）由图乙可知，当S1、S2都闭合时，R1、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P＝可知，电路中的总功率最大，电饭锅处于高温挡；当只闭合S1时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电饭锅处于低温挡；则R2的电功率：P2＝P高﹣P低＝880W﹣440W＝440W，由P＝可知，R2的阻值：R2＝＝＝110Ω；（3）粥吸收的热量：Q吸＝c粥m（t﹣t0）＝4.0×103J/（kg ℃）×2kg×（86℃﹣20℃）＝5.28×105J，不考虑热量损失，电饭锅消耗的电能：W＝Q吸＝5.28×105J，由P＝可知，电饭锅工作的时间：t′＝＝＝600s；（4）电饭锅实际消耗的电能：W′＝P高t″＝880W×800s＝7.04×105J，该电饭锅的加热效率：η＝×100%＝×100%＝75%。答：（1）当电饭锅正常使用时，处于低温挡时的电流为2A；（2）电热丝R2的阻值为110Ω；（3）若不考虑能量损失，正常使用高温挡将2kg的粥从20℃加热到86℃时需要的时间为600s；（4）若实际正常使用高温挡加热的时间为800s，该电饭锅的加热效率为75%。21．（2023 天津）额定功率为1000W的电热水壶正常工作时，把质量为1kg的水从10℃加热到100℃，用时420s。已知c水＝4.2×103J/（kg ℃），求：（1）水吸收的热量；（2）电热水壶的效率。【答案】（1）水吸收的热量为3.78×105J；（2）电热水壶烧水的效率为90%。【解答】解：（1）水吸收的热量：Q＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣10℃）＝3.78×105J；（2）电热水壶正常工作420s消耗的电能：W＝Pt＝1000W×420s＝4.2×105J；电热水壶烧水的效率：η＝×100%＝＝90%。答：（1）水吸收的热量为3.78×105J；（2）电热水壶烧水的效率为90%。22．（2023 江西）如图所示，劳动课上，某同学用电磁炉烧水。水壶中装满初温为25℃的水，水壶和电磁炉的部分参数如下表所示。[当时气压为一个标准大气压，ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg ℃），g＝10N/kg]求：（1）壶中水的质量；（2）烧水时壶底的受力面积为100cm2，壶对电磁炉的压强；（3）当水刚好烧开时，水吸收的热量；（4）电磁炉正常工作，若加热效率为84%，水刚好烧开所需的时间。水壶 电磁炉烧水挡净重：500g 额定电压：220V容量：2L 额定功率：2000W【答案】（1）壶中水的质量为2kg；（2）烧水时壶底的受力面积为100cm2，壶对电磁炉的压强为2500Pa；（3）当水刚好烧开时，水吸收的热量为6.3×105J；（4）电磁炉正常工作，若加热效率为84%，水刚好烧开所需的时间为375s。【解答】解：（1）水的体积V＝2L＝2dm3＝2×10﹣3m3，由ρ＝可知，水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg；（2）壶和壶中水的总重力：G总＝m总g＝（2kg+500×10﹣3kg）×10N/kg＝25N，烧水时壶对电磁炉的压力：F＝G总＝25N，壶对电磁炉的压强：p＝＝＝2500Pa；（3）一个标准大气压下，水的沸点是100℃，水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×2kg×（100℃﹣25℃）＝6.3×105J；（4）由η＝可知，电磁炉消耗的电能：W＝＝＝7.5×105J，由P＝可知，水刚好烧开所用的时间：t′＝＝＝375s。答：（1）壶中水的质量为2kg；（2）烧水时壶底的受力面积为100cm2，壶对电磁炉的压强为2500Pa；（3）当水刚好烧开时，水吸收的热量为6.3×105J；（4）电磁炉正常工作，若加热效率为84%，水刚好烧开所需的时间为375s。23．（2023 自贡）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）在1标准大气压下，将初温是30℃的一壶水烧开，水需要吸收4.41×105J的热量；（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%，烧开这一壶水需要的时间为735s。【解答】解：（1）一满壶水的体积：V＝1.5L＝1.5dm3＝1.5×10﹣3m3，由ρ＝可得，水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg，在1标准大气压下水的沸点为100℃，水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×1.5kg×（100℃﹣30℃）＝4.41×105J；（2）由图乙可知，当开关S2接A、开关S1断开时，两电阻串联；当开关S2接A、开关S1闭合时，电路为R1的简单电路；当开关S2接B、开关S1闭合时，两电阻并联；因串联电路中总电阻大于任何一个分电阻，并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，所以，当开关S2接A、开关S1断开时，电路的总电阻最大，电源电压一定，由P＝可知此时总功率最小，养生壶处于低温挡；当开关S2接B、开关S1闭合时（R1、R2并联），电路中的总电阻最小，此时总功率最大，养生壶处于高温挡；则当开关S2接A、开关S1闭合时，只有R1工作，养生壶处于中温挡，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，且R1＝R2，所以，由P＝可知高温挡时R1、R2消耗的功率：P1＝P2＝P中，则养生壶高温挡的功率：P高＝P1+P2＝2P中＝2×400W＝800W；（3）由η＝×100%可得，烧开这一壶水需要消耗的电能：W＝＝＝5.88×105J，由P＝可得，高温挡需要的加热时间：t′＝＝＝735s。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4.41×105J的热量；（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%，烧开这一壶水需要的时间为735s。24．（2023 泸州）某种带保温功能的电热水壶，其发热部分电路如图所示。已知电源电压U＝220V保持不变，电阻丝R1＝110Ω、R2＝88Ω。通过调节开关S1、S2可以实现低温、中温、高温三挡的切换；当水温降到60℃时，电路自动切换成低温挡进行保温。已知c水＝4.2×103J/（kg ℃）。（1）当电热水壶处于中温挡时，求电热水壶消耗的电功率；（2）当电热水壶分别处于高温挡与低温挡时，求通过电阻丝R1的电流之比；（3）用电热水壶高温挡把m＝2kg的水从t1＝28℃加热到t2＝100℃，自动断电，其中电热水壶加热效率η＝84%。当电热水壶中水温降到60℃时，继续保温t＝1.8h，问电热水壶这次加热和保温一共消耗多少度电？【答案】（1）当电热水壶处于中温挡时，电热水壶消耗的电功率为440W；（2）当电热水壶分别处于高温挡与低温挡时，通过电阻丝R1的电流之比为9：5；（3）电热水壶这次加热和保温一共消耗0.64度电。【解答】解：（1）当S1闭合，S2拨到B时，R1、R2并联；当S1断开，S2拨到A时，R1、R2串联；当S1闭合，S2拨到A时，电路为R1的简单电路；因为并联电路的总电阻小于各支路的电阻，串联电路中的总电阻大于各串联导体的电阻，所以由P＝UI＝可知，R1、R2并联时，电路中的电阻最小，电功率最大，电热水壶为高温挡；R1、R2串联时，电路中的电阻最大，电功率最小，电热水壶为低温挡；电路为R1的简单电路时，为中温挡；则中温挡电热水壶消耗的电功率：P中温＝＝＝440W；（2）高温挡通过电阻丝R1的电流：I1＝＝＝2A，由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知，低温挡通过电阻丝R1的电流：I1低温＝I低温＝＝＝＝A，则电热水壶分别处于高温挡与低温挡时通过电阻丝R1的电流之比：＝＝；（3）低温挡时，R1、R2串联，由串联电路的特点可知，此时电路的总电阻：R低温＝R1+R2＝110Ω+88Ω＝198Ω，则低温挡的电功率：P低温＝＝＝W，由P＝可知，电热水壶加热保温消耗的电能：W保温＝P低温t＝W×1.8×3600s＝1.584×106J，水吸收的热量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×2kg×（100℃﹣28℃）＝6.048×105J，由η＝×100%可知，电热水壶加热消耗的电能：W加热＝＝＝7.2×105J，则电热水壶这次加热和保温一共消耗电能：W＝W加热+W保温＝7.2×105J+1.584×106J＝2.304×106J＝0.64kW h＝0.64度。答：（1）当电热水壶处于中温挡时，电热水壶消耗的电功率为440W；（2）当电热水壶分别处于高温挡与低温挡时，通过电阻丝R1的电流之比为9：5；（3）电热水壶这次加热和保温一共消耗0.64度电。25．（2023 重庆）李老师桌上有一张老式加热鼠标垫（内有一根加热电阻丝），如图所示，鼠标垫质量为200g，规格为“5V 5W”。忽略温度对电阻的影响。（1）求鼠标垫的电阻；（2）鼠标垫正常工作10min，温度升高7℃，若此过程中热损失为30%，估算鼠标垫的比热容；（3）月月想帮老师扩大鼠标垫温度调节范围，现有12V的电源、规格为“5Ω 2A”“20Ω 1A”的两个滑动变阻器。她准备通过滑动变阻器来保护电路并调节鼠标垫加热功率，请你帮她选择合适的滑动变阻器接入电路，并计算改装后电路消耗的最大功率与最小功率的差值。【答案】（1）鼠标垫的电阻为5Ω；（2）鼠标垫的比热容为1.5×103J/（kg ℃）；（3）应选择规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器接入电路，改装后电路消耗的最大功率与最小功率的差值为6.24W。【解答】解：（1）鼠标垫的电阻为：R鼠标垫＝＝＝5Ω；（2）鼠标垫正常工作10min消耗的电能为：W＝Pt＝5W×10×60s＝3000J；鼠标垫的比热容为：c＝＝＝＝1.5×103J/（kg ℃）；（3）鼠标垫允许通过的最大电流为：I鼠标垫大＝＝＝1A；通过滑动变阻器来保护电路并调节鼠标垫加热功率，滑动变阻器应与鼠标垫串联，根据串联电路分压原理，滑动变阻器至少应负担电压：U滑＝U﹣U鼠标垫＝12V﹣5V＝7V；滑动变阻器连入电路的阻值最小应为：R滑小＝＝＝7Ω；故应选规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器接入电路；因为电路中允许通过的最大电流为1A，所以改装后电路消耗的最大功率为：P大＝UI鼠标垫大＝12V×1A＝12W；当滑动变阻器连入电路的电阻值最大时，电路中电流最小，消耗的电功率最小，为：P小＝＝＝5.76W。改装后电路消耗的最大功率与最小功率的差值为：P大﹣P小＝12W﹣5.76W＝6.24W。答：（1）鼠标垫的电阻为5Ω；（2）鼠标垫的比热容为1.5×103J/（kg ℃）；（3）应选择规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器接入电路，改装后电路消耗的最大功率与最小功率的差值为6.24W。四．综合能力题（共5小题）26．（2023 湘潭）如图为小明家的电压力锅，下表是它的铭牌，在锅内装入2.5kg初温为15℃的食材，加热至95℃，已知c食材＝3.3×103J/（kg ℃），q天然气＝4.4×107J/m3。问：（1）电压力锅加热时，电流为 　5　A，电阻为 　44　Ω。（2）此过程中，食材吸热 　6.6×105　J；这些热量相当于完全燃烧 　0.015　m3天然气放出的热量。（3）若该压力锅的加热效率为80%，此加热过程需要多长时间？高速压力锅加热功率：1100W额定容量：4.0L额定电压：220V﹣50Hz工作压强：105kPa型号：MY﹣HT4085PG生产批号：1711211619【答案】（1）5；44；（2）6.6×105；0.015；（3）若该压力锅的加热效率为80%，此加热过程需要的时间为750s。【解答】解：（1）由表格数据可知，电压力锅的额定功率P＝1100W，由P＝UI可知，电压力锅加热时的电流：I＝＝＝5A；由I＝可知，电压力锅的电阻：R＝＝＝44Ω；（2）食材吸收的热量：Q吸＝c食材m（t﹣t0）＝3.3×103J/（kg ℃）×2.5kg×（95℃﹣15℃）＝6.6×105J；根据题意可知，天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝Q吸＝6.6×105J，由Q放＝Vq可知，相当于完全燃烧天然气的体积：V＝＝＝0.015m3；（3）由η＝可知，电压力锅消耗的电能：W＝＝＝8.25×105J，由P＝可知，加热过程需要的时间：t′＝＝＝750s。答：（1）5；44；（2）6.6×105；0.015；（3）若该压力锅的加热效率为80%，此加热过程需要的时间为750s。27．（2023 赤峰）小明给家里买电热水壶，他测试了价格相同的甲、乙两款电热水壶，它们的铭牌如表所示。均正常工作，都把质量为1kg的水从20℃加热到42℃，甲用时125s，乙用时120s。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]（1）甲电热水壶正常工作时电阻是多大？（2）质量为1kg的水从20℃加热到42℃，吸收的热量是多少？（3）如果从甲或乙中选择一款节能的电热水壶，通过计算分析，他应该选择哪一款？甲额定电压 220V额定功率 880W频率 50Hz乙额定电压 220伏额定功率 1000瓦频率 50赫兹【答案】（1）甲电热水壶正常工作时电阻是55Ω；（2）质量为1kg的水从20℃加热到42℃，吸收的热量是9.24×104J；（3）如果从甲或乙中选择一款节能的电热水壶，应该选择甲电热水壶。【解答】解：（1）由P＝可知，甲电热水壶正常工作时的电阻：R甲＝＝＝55Ω；（2）水吸收的热量：Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（42℃﹣20℃）＝9.24×104J；（3）由P＝可知，使用甲电水壶烧水时消耗的电能为：W甲＝P甲t甲＝880W×125s＝1.1×105J，甲电水壶的热效率为：η甲＝＝＝84%；使用乙电水壶烧水时消耗的电能为：W乙＝P乙t乙＝1000W×120s＝1.2×105J，乙电水壶的热效率为：η乙＝＝＝77%；η甲＞η乙，所以使用甲电水壶烧水时更节能。答：（1）甲电热水壶正常工作时电阻是55Ω；（2）质量为1kg的水从20℃加热到42℃，吸收的热量是9.24×104J；（3）如果从甲或乙中选择一款节能的电热水壶，应该选择甲电热水壶。28．（2023 齐齐哈尔）如图甲所示是一款小型电火锅，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，R1、R2、R3均为加热电阻（阻值保持不变）。已知R1的阻值为176Ω，电火锅的部分参数如下表所示。求：额定电压 220V低温挡功率中温挡功率 440W高温挡功率 1100W（1）R2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，用高温挡将1kg水从20℃加热到100℃用时5.6min，该电火锅的实际功率是多少？（不计热损失）【答案】（1）R2的阻值是66Ω；（2）电火锅在低温挡工作时的功率是220W；（3）该电火锅的实际功率是1000W。【解答】解：（1）由图乙可知，当电火锅处于高温挡时，只有R3工作，由P＝可知，R3的阻值：R3＝＝＝44Ω；当电火锅处于中温挡时，R2、R3串联，由P＝可知，R2、R3的串联总阻电阻：R中＝＝＝110Ω，根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值：R2＝R中﹣R3＝110Ω﹣44Ω＝66Ω；（2）由图乙可知，当电火锅处于低温挡时，R1、R3串联，根据串联电路的电阻特点可知，R1、R3的串联总电阻：R低＝R1+R3＝176Ω+44Ω＝220Ω，低温挡工作时的功率：P低＝＝＝220W；（3）水吸收的热量为：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J，不计热损失，电火锅消耗的电能W＝Q吸＝3.36×105J，高温挡实际功率为：P实＝＝＝1000W。答：（1）R2的阻值是66Ω；（2）电火锅在低温挡工作时的功率是220W；（3）该电火锅的实际功率是1000W。29．（2023 岳阳）小明同学设计了一款自动控温烧水壶，其电路原理如图甲所示。S1为温控开关，当温度低于98℃时自动闭合，当温度达到100℃时自动断开。电源电压恒为220V，S为总开关。R为水壶的电热丝，其阻值是44Ω。（1）求R工作时的电流；（2）求R工作时的电功率；（3）某次烧水过程中，壶的加热效率恒为75%，水的初温为20℃，质量视为不变。从开关S闭合到温控开关S1第一次断开，水吸收的热量为2.64×105J，S1每次断开的时间均为48s。将S1第一次断开时作为计时起点，作出此后水的温度—时间图像如图乙。求S1第一次断开后220s内电路消耗的总电能。【答案】（1）R工作时的电流为5A；（2）R工作时的电功率为1100W；（3）S1第一次断开后220s内电路消耗的总电能为30800J。【解答】解：（1）R工作时的电流：I＝＝＝5A；（2）R工作时的电功率：P＝UI＝220V×5A＝1100W；（3）由Q吸＝cm（t﹣t0）可知，水的质量：m＝＝＝kg，则水从98℃升高到100℃所吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t1）＝4.2×103J/（kg ℃）×kg×（100℃﹣98℃）＝6600J，由η＝可知，水从98℃升高到100℃所消耗的电能：W＝＝＝8800J，由P＝可知，水从98℃升高到100℃所用的时间：t′＝＝＝8s；所以S1第一次断开时作为计时起点，到S1第二次断开需要的时间为48s+8s＝56s，则S1第一次断开后220s内，断开时间为4×48s＝192s，加热时间为t″＝220s﹣192s＝28s，S1第一次断开后220s内电路消耗的总电能：W总＝Pt″＝1100W×28s＝30800J。答：（1）R工作时的电流为5A；（2）R工作时的电功率为1100W；（3）S1第一次断开后220s内电路消耗的总电能为30800J。30．（2023 怀化）甲图是一款恒温箱的内部原理电路图。工作电压220V，电热丝R0的阻值为44Ω；控制电路电源电压为8V，继电器线圈的电阻R1＝10Ω，滑动变阻器（调温电阻）R2的最大阻值为130Ω；热敏电阻R3的阻值随温度t变化的关系如乙图所示。R0和R3均置于恒温箱中，当继电器线圈中电流达到50mA，继电器的衔铁会把弹簧片吸到左边，右边工作电路断电停止加热。求：（1）加热时，经过R0的电流？（2）当最高控温设置在60℃时，滑动变阻器接入电路中的阻值应为多少？（3）利用恒温箱把1kg的牛奶从20℃加热到60℃，牛奶吸收多少热量？[牛奶的比热容c＝2.5×103J/（kg ℃）]（4）把1kg的牛奶从20℃加热到60℃需要2min，则该恒温箱的加热效率为多少？（结果精确到0.1%）【答案】（1）加热时，经过R0的电流为5A；（2）当最高控温设置在60℃时，滑动变阻器接入电路中的阻值应为60Ω；（3）牛奶吸收的热量为1×105J；（4）该恒温箱的加热效率为75.8%。【解答】解：（1）由图甲可知，加热时，工作电路中只有R0工作，则此时经过R0的电流：I0＝＝＝5A；（2）当继电器线圈中电流达到50mA，继电器的衔铁会把弹簧片吸到左边，右边工作电路断电停止加热，根据I＝可知，此时控制电路的总电阻：R总＝＝＝160Ω，由图乙可知，当高控温设置在60℃时，热敏电阻R3的阻值为90Ω，根据串联电路的电阻特点可知，滑动变阻器接入电路中的阻值；R2＝R总﹣R1﹣R3＝160Ω﹣10Ω﹣90Ω＝60Ω；（3）牛奶吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝2.5×103J/（kg ℃）×1kg×（60℃﹣20℃）＝1×105J；（4）恒温箱消耗的电能：W＝t＝×2×60s＝1.32×105J，该恒温箱的加热效率：η＝×100%＝×100%≈75.8%。答：（1）加热时，经过R0的电流为5A；（2）当最高控温设置在60℃时，滑动变阻器接入电路中的阻值应为60Ω；（3）牛奶吸收的热量为1×105J；（4）该恒温箱的加热效率为75.8%。五．解答题（共7小题）31．（2023 东营）小明家购置了一款多功能电暖器。如图甲所示，其内装有4kg导热油，转动旋钮可实现高、中、低不同挡位之间的切换。图乙是其内部电路原理图，其中四个发热电阻阻值相同。（1）电暖器低温挡工作时，开关应处于 　1　位置（选填“1”“2”或“3”）。（2）已知中温挡额定功率为1000W，求电阻R的阻值和高温挡的额定功率。（3）使用高温挡正常工作5min，导热油温度由15℃升高到75℃。若消耗的电能有84%被导热油吸收，求导热油的比热容。（4）根据所学的电学知识，请你提出一条安全使用电暖器的建议。【答案】（1）1；（2）电阻R的阻值为48.4Ω；高温挡的额定功率为2000W；（3）导热油的比热容为2.1×103J/（kg ℃）；（4）为了用电安全，电暖器使用时应该接地保护。【解答】解：（1）由图乙可知，当开关处于1时，两个发热电阻串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由P＝可知，电路中的总功率最小，电暖器处于低温挡；当开关处于3时，两个发热电阻并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，总功率最大，电暖器处于高温挡；当开关处于2时，只有一个发热电阻工作，电暖器处于中温挡；（2）根据题意可知，电暖器中温挡功率P中＝1000W，由P＝可知，R的阻值：R＝＝＝48.4Ω；电暖器高温挡时，电路中的总电阻：R并＝＝＝＝24.2Ω，高温挡的额定功率：P高＝＝＝2000W；（3）由P＝可知，高温挡工作5min消耗的电能：W＝P高t＝2000W×5×60s＝6×105J，由η＝可知，导热油吸收的热量：Q吸＝ηW＝84%×6×105J＝5.04×105J，由Q吸＝cm（t﹣t0）可知，导热油的比热容：c＝＝＝2.1×103J/（kg ℃）；（4）为了用电安全，电暖器使用时应该接地保护。答：（1）1；（2）电阻R的阻值为48.4Ω；高温挡的额定功率为2000W；（3）导热油的比热容为2.1×103J/（kg ℃）；（4）为了用电安全，电暖器使用时应该接地保护。32．（2023 泰州）小华查看家中电炖锅的说明书后发现：电炖锅有低温、中温、高温三挡；电阻R2＝60.5Ω，R1＝4R2，该电炖锅的原理图如图所示。请解答：（1）闭合开关S、S1，电炖锅处于 　低温　挡。（2）电炖锅高温挡的额定功率为多大？（3）正常工作时，使用电炖锅高温挡加热10min，可将一锅1.5kg的汤从20℃加热到100℃，电炖锅的加热效率是多少？[汤的比热容取4×103J/（kg ℃）]【答案】（1）低温；（2）电炖锅高温挡的额定功率为1000W；（3）电炖锅的加热效率是80%。【解答】解：（1）由图可知，当S、S1、S2都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路的总电阻最小，由P＝可知，此时电路的总功率最大，则电炖锅处于高温挡；根据题意可知R1＞R2，当开关S、S1闭合、S2断开时，只有R1工作，则此时电路的总电阻最大，总功率最小，电炖锅处于低温挡；当开关S、S2闭合、S1断开时，只有R2工作，电炖锅处于中温挡；（2）R1的阻值：R1＝4R2＝4×60.5Ω＝242Ω，且电炖锅处于高温挡时，R1、R2并联，则电炖锅高温挡的额定功率：P高＝+＝+＝1000W；（3）汤吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4×103J/（kg ℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝4.8×105J，电炖锅高温挡加热10min消耗的电能：W＝P高t′＝1000W×10×60s＝6×105J，电炖锅的加热效率：η＝＝×100%＝80%。答：（1）低温；（2）电炖锅高温挡的额定功率为1000W；（3）电炖锅的加热效率是80%。33．（2023 无锡）图甲是某型号电开水器结构简图，图乙是它的电路原理图，控制进水口的浮球阀由不锈钢浮球、绕O点转动的金属杆ABC、连杆CD、活塞组成。使用时，将插头插入家庭电路的插座中，电压为220V。冷水自进水口进入冷水箱，再经连通管进入煮水箱，当冷水箱水位达到设定高度，浮球浮起，AB水平，连杆CD水平向右推动活塞堵住进水口，停止进水，同时开关S2闭合，开关S1与触点2接通，煮水箱中的电热管R1工作，额定煮水功率为3300W，水沸腾后经出水管溢入贮水箱，冷水再补充入煮水箱，冷水箱中水位下降，进水口打开进水，同时S2断开，重复上述过程，至贮水箱中注满水后，开关S1与触点1接通，贮水箱中的电热管R2工作，进行保温，额定保温功率为660W。保温时，S3同时接通，当电磁铁线圈中的电流达到0.02A，衔铁P被吸起（开关断开）；当电磁铁线圈中电流减小到0.01A，衔铁P被释放（开关重新接通），使贮水箱内热水温度维持在90℃～95℃．R3是定值电阻。RT是热敏电阻，其温度与贮水箱内水温相同，温度每升高1℃，电阻减小100Ω，电磁铁线圈的电阻忽略不计。[c水＝4.2×103J/（kg ℃），ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg]（1）该电开水器正常工作时，熔断器上通过的最大电流为 　C　。A.3AB.12AC.15AD.18A（2）该电开水器煮水箱电热管R1连续正常工作1小时能产生33L的开水，若冷水温度为22℃，开水温度为100℃，则煮水箱的加热效率为多少？（3）冷水箱中的浮球质量为0.55kg，金属杆ABC质量和体积忽略不计，进水口被活塞堵住不能进水时，若浮球恰好一半体积浸在水中，连杆CD受到活塞对它水平向左的推力为30N；若浮球全部浸没于水中，此时连杆能够承受活塞的水平推力为90N，则浮球体积为 　2.2×10﹣3　m3，贮水箱中保温控制电路的电压U是 　10　V。【答案】（1）C；（2）煮水箱的加热效率为91%；（3）2.2×10﹣3；10。【解答】解：（1）由题意可知，开关S2闭合，开关S与触点2接通，煮水箱中的电热管R1工作，额定煮水功率为3300W，工作电路中功率最大，所以熔断器上通过的最大电流为：I最大＝＝＝15A，故C符合题意；（2）33L的开水的质量为：m＝ρV＝1×103kg/m3×33×10﹣3m3＝33kg，冷水温度为22℃，开水温度为 100℃，则水吸收热量为：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×33kg×（100℃﹣22℃）＝10810800J；电热管R1连续正常工作1小时，产生热量为：Q放＝Pt＝3300W×3600s＝11880000J，则煮水箱的加热效率为：η＝×100%＝×100%＝91%；（3）浮球质量为0.55kg，则浮球的重力G球＝m球g＝0.55kg×10N/kg＝5.5N；若浮球恰好一半体积浸在水中，连杆CD受到活塞对它水平向左的推力为30N，根据杠杆平衡原理，（F浮1﹣G球）×l1＝F推1×l2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①浮球全部浸没于水中，此时连杆能够承受活塞的水平推力为90N，根据杠杆平衡原理，（F浮2﹣G球）×l1＝F推2×l2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②根据阿基米德原理可得F浮2＝2F浮1﹣﹣﹣﹣﹣﹣③联立①②③解得一半浮球受到的浮力F浮1＝2G＝2×5.5N＝11N，由阿基米德原理可得，浮球的体积为：V球＝2V排1＝2×＝2×＝2.2×10﹣3m3；贮水箱内热水温度维持在90℃～95℃，则温度为95℃时，电磁铁线圈中的电流达到0.02A，衔铁P被吸起，RT是热敏电阻，其温度与贮水箱内水温相同，温度每升高1℃，电阻减小100Ω；设此时电阻为RT，则贮水箱中保温控制电路的电压U＝0.02A×（R3+RT）﹣﹣﹣﹣﹣﹣④，温度为90℃时，电磁铁线圈中电流减小到0.01A，衔铁P被释放，此时RT电阻为RT+500Ω，则贮水箱中保温控制电路的电压U＝0.01A×（R3+RT+500Ω）﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑤，联立④⑤解得：U＝10V。故答案为：（1）C；（2）煮水箱的加热效率为91%；（3）2.2×10﹣3；10。34．（2023 随州）如图1是陈老师办公室电热水壶的照片，如图2是其内部电路的简化图。电路主要由并联的两个支路组成：一支路是由指示灯（2V 0.1W）和“限流电阻”串联而成；另一支路接有发热盘（发热电阻）。已知电源电压为220V，水的比热容为4.2×103J （kg ℃）﹣1。（1）判断“限流电阻”是“大电阻”还是“小电阻”（小于10Ω为“小电阻”，大于100Ω为“大电阻”）。直接写出你判断的结论无需证明无需说明理由。 　大电阻　。（2）用该电热水壶给壶内1kg、20℃的水加热，已知加热功率为1000W，加热时80%的热量被壶内的水吸收，求多长时间可以将水烧开（100℃）？【答案】（1）大电阻；（2）将水烧开需要的时间为420s。【解答】解：（1）由图2可知，指示灯与限流电阻串联后再与发热盘并联；根据并联电路的电压特点可知，指示灯和限流电阻两端的电压之和等于电源电压220V，由P＝UI可知，通过指示灯的电流：IL＝＝＝0.05A，根据串联电路的电流特点可知，通过限流电阻的电流：I限＝IL＝0.05A，根据串联电路的电压特点可知，限流电阻两端的电压：U限＝U﹣UL＝220V﹣2V＝218V，根据I＝可知，限流电阻的阻值：R限＝＝＝4360Ω＞100Ω，所以限流电阻是大电阻；（2）一个标准大气压下，水的沸点是100℃，水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J （kg ℃）﹣1×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J，由η＝可知，发热盘消耗的电能：W＝＝＝4.2×105J，由P＝可知，将水烧开需要的时间：t′＝＝＝420s。答：（1）大电阻；（2）将水烧开需要的时间为420s。35．（2023 山西）如图是某多功能电饭锅，具有加热和保温两挡功能（S1为总开关，S2为温控开关），其内部有两个加热电阻丝R1和R2（R1的电阻是198Ω，R2的电阻是44Ω）。某次将2kg初温为20℃的米和水加热到100℃，然后自动转入保温状态。下表是电饭锅铭牌上的部分参数，求解下列问题。[米和水混合物的比热容为4.0×103J/（kg ℃）]容量/kg 3.0额定电压/V 220加热功率/W 1100保温功率/W 200（1）加热过程中，米和水吸收的热量。（2）正常加热时，通过电路的电流。（3）请你在虚线框内画出电饭锅的电路图，并结合所画的电路图说明开关是何种状态时电饭锅处于加热状态。【答案】（1）加热过程中，米和水吸收的热量为6.4×105J；（2）正常加热时，通过电路的电流为5A；（3）图见解答；当开关S1、S2都闭合时，电饭锅处于加热状态。【解答】接：（1）加热过程中，米和水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.0×103J/（kg ℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.4×105J；（2）由表格数据可知，电饭锅的加热功率P加热＝1100W，由P＝UI可知，正常加热时，通过电路的电流：I＝＝＝5A；（3）由P＝可知，电饭锅加热挡工作时电路中的电阻：R加热＝＝＝44Ω＝R2，所以，当电饭锅加热工作时，电路中只有R2工作；电饭锅保温挡工作时电路中的电阻：R保温＝＝＝242Ω＝R1+R2，所以，当电饭锅保温挡工作时，R1、R2串联，电路图如图所示：，当开关S1、S2都闭合时，只有R2工作，电路中的总电阻最小，由P＝可知，电路消耗的总功率最大，电饭锅处于加热状态；当开关S1闭合、S2断开时，R1、R2串联，电路中的总电阻最大，由P＝可知，电路消耗的总功率最小，电饭锅处于保温状态。答：（1）加热过程中，米和水吸收的热量为6.4×105J；（2）正常加热时，通过电路的电流为5A；（3）图见解答；当开关S1、S2都闭合时，电饭锅处于加热状态。36．（2023 扬州）一款电保温杯垫，如图所示，能使杯垫上杯内的水持续保温在55℃左右，功率为16W。把质量为200g、初温为51℃的水倒入杯中保温，5min后升高到55℃。已知c水＝4.2×103J/（kg ℃）。求这段时间内：（1）水吸收的热量。（2）杯垫消耗的电能。（3）杯垫给水加热的效率。【答案】（1）水吸收的热量为3.36×103J；（2）杯垫消耗的电能为4.8×103J；（3）杯垫给水加热的效率为70%。【解答】解：（1）水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×200×10﹣3kg×（55℃﹣51℃）＝3.36×103J；（2）杯垫消耗的电能：W＝Pt′＝16W×5×60s＝4.8×103J；（3）杯垫给水加热的效率：η＝×100%＝×100%＝70%。答：（1）水吸收的热量为3.36×103J；（2）杯垫消耗的电能为4.8×103J；（3）杯垫给水加热的效率为70%。37．（2023 安徽）为估测一个电热水壶烧水时的电功率，小林在壶中装入质量为1kg的水，接入家庭电路中，通电加热210s，水温从20℃上升到70℃。已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）。（1）求该过程中水吸收的热量；（2）若电流产生的热量全部被水吸收，请通过计算估测该热水壶的电功率；（3）用上述方案估测出的电功率与实际功率相比，偏大还是偏小？简要说明原因。【答案】（1）该过程中水吸收的热量为2.1×105J；（2）若电流产生的热量全部被水吸收，该热水壶的电

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