2023年中考物理专题导航讲练系列――电热综合初中物理.docx

2023年中考物理专题导航讲练系列――电热综合 图58 例1． 电磁炉是一种新型灶具，图58所示是电磁炉的原理图：炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时会产生磁场，这个变化的磁场又会引起电磁炉上面的铁质锅底内产生感应电流〔即涡流〕，涡流使锅体铁分子 高速无规那么热运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能， 从而迅速使锅体及食物的温度升高。所以电磁炉煮食的 热源来自于锅具本身而不是电磁炉本身发热传导给锅具， 它是完全区别于传统的靠热传导来加热食物的厨具。 请问： (1)电磁炉与普通的电炉相比，谁的热效率更高？为什么？ (2)某同学用功率为2023W的电磁炉，将1㎏初温为25℃的水加热到100℃，需要的时间为2分55秒，那么消耗的电能是多少？电磁炉的热效率是多少？(水的比热容为4.2×103J/〔kg﹒℃) ) 解答：〔1〕电磁炉的热效率更高。因为电磁炉是利用锅体本身发热来加热食物，没有炉具向锅体传热的过程，热散失少，所以电磁炉的热效率更高。 〔2〕消耗的电能W = Pt = 2023W × 175s=3.5×105 J 水吸收的热量Q吸=cm水(t-t0)= 4.2×103J/〔kg. ℃〕×1kg×(100℃-25℃) =3.15×105 J 电磁炉的热效率η=Q吸/ W=3.15×105 J/3.5×105 J=90% 答：略。 例2． 图59所示的是一种WSH—50型号家用饮水机及铭牌，图60是饮水机的电路图。 型号：WSH—500 额定电压：220V 额定功率：0.5kW 频率：50Hz 图59 图60 〔1〕在以下空格中填写“亮〞或“不亮〞 当温控开关1、2都闭合时，加热管正常工作，红灯 ，绿灯 ；当水沸腾后，温控开关1、2都断开，加热管不工作，其中R红远远小于R绿，那么红灯 ，绿灯 。 〔2〕现将质量为0.5Kg，初温20℃的水在标准大气压下烧开需用时6min，请计算水所吸收的热量[水的比热容为4.2×103J/〔kg·℃〕]. (3)求饮水机正常工作6min消耗的电能。 〔4〕比拟〔2〕、〔3〕的计算结果你能发现什么问题，并解释原因。 解：〔1〕亮 不亮 不亮 亮 〔2〕Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×0.5kg×(100℃－20℃) ＝1.68×105J 〔3〕W＝Pt＝500W×360s＝1.8×105J 〔4〕从〔2〕、〔3〕的计算结果发现饮水机正常工作6min消耗的电能大于这段时间饮水机吸收的热量；电能没有全部转化为内能，存在热散失。 答：略。 【规律总结】解这类型题要求： 〔1〕正确分析电路的连接方式； 〔2〕熟练掌握电功、电热、物体吸热或放热、热效率的计算公式和方法； 〔3〕注意有些情况是电能全部转化为热能，有些情况不是。针对具体情况选用正确的公式。 拓展演练 1． 小明的新家想安装一台无水箱式电热水器，这种电热水器当有冷水流过它时，就能到达要求的温度而立即从喷头流出供淋浴。冷水温度为15℃，淋浴所需热水温度为40℃，电热水器一分钟流出热水的质量约为4Kg，水的比热容为4.2×103J/〔Kg·℃〕. (1)将质量为4 Kg温度为15℃的冷水，加热到淋浴所需要的温度，水吸收的热量是多少？ 〔2〕如果不考虑热损失，无箱式热水器的电功率至少多大才能满足淋浴的要求？ 〔3〕小明新家的电路允许通过的最大电流为30A，问他家能不能使用该电热水器？ 解：〔1〕水吸收的热量 Q=cm(t2-t1)=4.2×103J/(kg·℃) ×4kg×25℃=4.2×105J (2)W=Q P=W/t=(4.2×105J)/60s=7×103W (3)电热水器正常工作的电流 所以，小明家不宜安装这种热水器。 2. “5·12”坟川大地震发生后，常州常发集团向灾区人民捐赠一批柴油发电机．这种柴油发电 机的工作原理为：以风冷四冲程直喷式柴油机为动力系统，带动发电机发电，该柴油发电机说明书的局部内容如表所示．现在用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电，如以下图．发电机到安置区的距离是400m,输电线路中的火线和零线均为GBCZ60型单股铜导线，该型导线单位长度的电阻为2.5×10-4Ω／m.安置区家用电器的总功率为44kW, 当这些家用电器都正常工作时，求： (1)输电线路中的电流多大？ (2)输电线路损失的电功率多大？ (3)发电机实际输出电压多大？ (4)该柴油发电机工作过程中，每小时消 耗18kg柴油，柴油完全燃烧产生的内 能转化为发电机输出电能的效率是 多少？〔柴油热值是3.3 X 107J/kg) 答案： 3． 图61是一个加热、保温电路的一局部。电热丝R1规格为“220V 1100W〞， 限流电阻R2=506Ω。电路的工作原理是：当温控开关S接a时， 电热丝R1接入电路，电路处于加热状态；当到达一定温 度时，温控开关S自动从a切换到b，电路处于保温状态。 正常工作时，加热功率1100W，保温功率88W (电源电 压保持不变，电阻不随温度变化) 。 (1)请你按照上述原理，对右图进行连线，使它成为 完整的电路图； (2)某天在使用(1)中已经连接完整的电路时，R1烧毁了。有人想使电路恢复正常工作，设计了下面方案。请通过计算、分析，对两个方案作出评价： 方案一：用“220V220W〞电热丝R3、“220V 880W〞电热丝R4串联替代R1； 方案二：用两根都是“220V 550W〞的电热丝R5并联替代Rl (3)请你选用下表所提供的电热丝，再设计一个方案，使(2)中损坏的电路恢复正常工作，并说明设计理由。 电热丝： 符号 R6 R7 R8 R9 规格 220V 500W 220V 600W 220V 2200W 110V 550W 数量 1 1 2 3 解：〔1〕如以下图 〔2〕方案一： R3= U2/ P3 =(220V)2/220W=220Ω 同理R4= 55Ω R3、R4串联后: 加热时：P串= U2/(R3+R4)=(220V)2/(220Ω+55Ω)=176W＜1100W 保温时：P′串=U2/( R3+R4+R2)= (220V)2/(220Ω+55Ω+506Ω)≈62.0W<88W 两项都不合题意要求,方案一不可行。 方案二： R1=U2/P1=(220V)2/1100W =44Ω，同理R5= 88Ω。两根电热丝R5并联后总电阻值是44Ω，能替代R1，加热时功率为1100W;保温时功率为88W。正常工作时,两项都合要求。 但是，当其中一根电热丝烧坏时，电路仍可以工作。 加热时：R5正常工作，P=550W＜1100W 保温时：P′′= U2/(R2+R5)= (220V)2/(506Ω+88Ω) ≈81.5W＜88W 断了一根电热丝后，两项都不合要求，而且不能及时发现加以排除。可见方案二不是最正确的。 〔3〕设计如下： 将两根“110V 550W〞电热丝R9串联替代R1 理由：一个电热丝的电阻值为R9 R9=U2/P=〔110V〕2/550W=22Ω I额=550W/110V=5A I额原=1100W/220V=5A 两根电热丝串联后总阻值是44Ω，额定电流也符合要求，接在220V电压下能正常工作，能完全等效替代R1，符合题意要求。 其它设计，只要符合题意要求均给分。 4． 小明家新购置了一台电热水器，电热水器的铭牌如图甲所示。假设自来水的温度是20℃，加满水后，小明将温控开关调到如图乙所示的位置。接通电源，加热指示灯亮；到达设定温度时，加热指示灯熄灭。请你帮助小明解答以下问题： 贮水式电热水器 型号：V—50 额定容量：50L 额定压强：0.6Mpa 额定电压：220V 额定功率：2200W 额定频率：50Hz 防水等级：△ 图62 〔1〕加热指示灯从亮到灭的过程中，热水器中的水一共吸收多少热量？ (2)电热水器正常工作时，其发热电阻丝中的电流强度为多少？电阻为多少？ (3)假设在晚间用电顶峰时，电路上的实际电压只有198V，热水器加热的效率为80%，从接通电源到指示灯熄灭需要多少时间？〔c水＝4.2×103J/(kg.℃)，不考虑电阻随温度变化〕 5. 在一次课外活动中，小悦同学对家用电磁炉进行了相关的观察和研究，并记录了电磁炉及她家电能表的有关数据，如下表： 观察对象 有关记录 研究活动 电磁炉的铭牌 U额=220V P额=1kW ①用电磁炉加热一壶水； 〔水的质量m=2kg，初温t=30℃〕 ②关闭家里其它用电器，只将该电磁炉接入电路烧水，观察电能表，表盘在5min内转了150r，此时用温度计测得水的温度为50℃。 电能表的铭牌 220V 10〔40〕A 50Hz 2023r/kW·h 水的比热容为，吸热公式为，请你根据小悦同学在活动中获得的有关资料，求解在这段时间内： 〔1〕水所吸收的热量； 〔2〕电磁炉的实际功率； 〔3〕电磁炉烧水的效率。 解：〔1〕(J) 〔2〕解法一： (h) 得：(KW) 解法二： 〔3〕〔J〕