【精品】2021年中考物理【重点·难点】专练:31 电热计算(解析版和原卷版)
【内容简介】【知识梳理】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:(1)R2=U2/P加热;(2)R=R1+R2=U2/P保温;(3)P=PR1+PR2;(4)W=Pt。2.并联式加热模型:如上图所示,对于将电阻并联后的加热装置原理,都可以等效为这个模式。当S闭合时,只有R2工作,处于低温档(或保温档),当S、S0同时闭合时,处于加热状态,或者“高温档”。这里R2的阻值一般比R1大,用作保温加热。计算该类题目的常见公式:(1)P保温=U2/R2;(2)R=R1R2/(R1+R2);(3)P=PR1+PR2。【易混淆点】1.对电热器处于什么档位是“保温”还是“加热”区分不清:一般电路中电加热丝处于串联状态(串联式)或并联式中一个支路工作时为“保温”状态。2.对公式记忆或推导易出错。平时多加公式变式及推导的能力学习。【典例分析】【例1】(2020齐齐哈尔30)如图甲所示是某品牌电饭煲,图乙是该电饭煲的原理图。它有高温和保温两档,通过开关S进行调节,R0与R为阻值不同的电热丝。现在将该电饭煲接在220V的电源上,用高温档工作时,电路的总功率为1000W;用保温档工作时,电路的总功率为440W.已知c水=4.2×103J/(kg℃)。求:(1)电饭煲在高温档时,开关S应 (选填“闭合”或“断开”)。(2)电热丝R0的阻值是多少?(3)当电饭煲处于保温档时,电路中的电流是多少?(4)用电饭煲将质量为2kg的水加热,使其温度升高30℃,则水吸收的热量是多少? 【答案】(1)闭合 (2)48.4Ω (3)2A (4)2.52×105J【分析】(1)由公式P=U2/R可知:电压一定时,P与R成反比,开关S应闭合时,电阻R被短路电路中的电阻最小,电路的电功率最大。所以电饭煲在高温档时,开关S应闭合。(2)由公式P=U2/R电热丝R0的阻值是:R0= U^2/P_高 = 〖(220V)〗^2/1000W =48.4Ω。(3)由题意分析可知:开关S断开时,电路串联,电路的总电阻最大,电路的总功率最小,电路处于保温状态。由公式P=UI得当电饭煲处于保温档时,电路中的电流是:I保=P保/U=440W/220V=2A。(4)水吸收的热量:Q=cm△t=4.2×103J/(kg℃)×2kg×30℃=2.52×105J。【思路小结】巧妙利用公式P=U2/R可以解决很多问题:求灯泡或电阻丝的电阻;求实际功率;求实际电压等。注意将热学计算与电学相关计算有机结合,是解好电热计算的关键。【例2】(2019宿迁市)某电器厂设计了一种具有高、中、低温三挡的家用电火锅,该火锅产品铭牌和电路图如图所示:额定电压220V额定功率高温档中温档低温档880W440W220W(1)当开关S1断开,S2接a时,该电火锅选用______档工作(选填“高温”、“中温“或“低温”)。(2)当电火锅使用中温档正常工作时,电路中电流是多大?接入电路的电热丝的阻值是多少?(3)用电火锅高温档在额定电压下烧水7分钟,电流做了多少功?若电热丝产生的热量全部被水吸收,在1个标准大气压下,能使1kg初温为20℃的水升高多少℃(c水=4.2×103J/(kg•℃))?
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