PAGE專題49熱電綜合計(jì)算題解決熱電綜合計(jì)算題一般涉及到的物理公式包括物體吸熱公式、放熱公式、熱值公式、熱效率公式、電功公式、電功率公式等；涉及到的物理規(guī)律有熱平衡思想、串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律、焦耳定律等。【例題】(2020四川南充)市面上的電熱水壺大多具有加熱和保溫功能。下圖是某電熱水壺的電路簡圖，開關(guān)K接通后，開關(guān)S自動(dòng)與觸點(diǎn)a、b接通，熱水壺開始燒水；當(dāng)壺內(nèi)水溫達(dá)到100oC時(shí)，溫控開關(guān)S自動(dòng)與a、b斷開，并立即與觸點(diǎn)c接通，水壺進(jìn)入保溫狀態(tài)。已知電源電壓為220V，電阻R1=50Ω，這種水壺的加熱功率P加熱是保溫功率P保溫的5倍，水的比熱容c=4.2x103J/(kg.oC)，R1、R2電阻不受溫度影響。求：(1)將1kg初溫為35oC的水加熱到100oC需要吸收多少熱量?(2)電阻R2的阻值。(3)在晚上用電高峰期將1kg初溫為35oC的水加熱到100oC需用時(shí)300s，若加熱效率為91%，則晚上用電高峰期的實(shí)際電壓為多少?【答案】(1)；(2)200Ω；(3)200V。【解析】(1)初溫為35oC水加熱到100oC，溫度的變化量為需要吸收的熱量為(2)由題意可知，開關(guān)S自動(dòng)與觸點(diǎn)a、b接通時(shí)與并聯(lián)，電熱水壺處于加熱狀態(tài)，得加熱時(shí)電功率為開關(guān)S自動(dòng)與a、b斷開，并與觸點(diǎn)c接通時(shí)，電路變?yōu)榈暮唵坞娐罚姛崴畨靥幱诒貭顟B(tài)，得保溫時(shí)電功率為水壺的加熱功率P加熱是保溫功率P保溫的5倍，即得即根據(jù)得電阻，根據(jù)可算出電阻為即得(3)初溫為35oC的水加熱到100oC，溫度變化量為吸收的熱量為總的消耗的電能為電路總電阻為根據(jù)公式得【對點(diǎn)練習(xí)】小明媽媽為奶奶買了一個(gè)電熱足浴盆(如圖所示)，內(nèi)部由加熱系統(tǒng)和按摩系統(tǒng)兩部分組成。加熱系統(tǒng)的加熱電阻額定電壓220V，額定功率605W。問:(1)小明幫奶奶泡腳時(shí)，向足浴盆中加入6kg初溫為20C的水，加熱系統(tǒng)的加熱電阻正常工作15min將水加熱到40℃，此加熱過程中水吸收的熱量是多少?消耗的電能是多少?[c水=4.2×103/(kg.℃)](2)當(dāng)小明家的實(shí)際電壓是200V時(shí)，加熱電阻工作的實(shí)際功率是多少?(3)足浴盆按摩系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)工作電壓是12V(按摩系統(tǒng)將交流電壓轉(zhuǎn)換為12V),工作電流為4A，其電阻為0.5Ω，電動(dòng)機(jī)工作中因發(fā)熱損失的功率是多少?【答案】(1)5.04×105J，5.445×105J(2)500W(3)8W【解析】(1)由題根據(jù)Q吸=cm△t求出水吸收的熱量。由題意電熱足浴盆注水量為6kg，當(dāng)溫度達(dá)到顯示溫度40℃時(shí)，完成加熱，所以水吸收的熱量：Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×6kg×(40℃﹣20℃)=5.04×105J；加熱時(shí)間t=15min=900s，電熱足浴盆加熱的功率為605W，由P=W/t得，電熱足浴盆消耗的電能：W=Pt=605W×900s=5.445×105J，(2)根據(jù)W=Pt求出電熱足浴盆消耗的電能，然后根據(jù)P額=U額2/R得出R值，再根據(jù)P實(shí)=U實(shí)2/R求出實(shí)際功率。由電功率公式可得P額=U額2/RR=U額2/P額P實(shí)=U實(shí)2/R=U實(shí)2/(U額2/P額)=(200v)2/((220v)2/605W)=500W(3)由P=I2R計(jì)算電動(dòng)機(jī)工作中因發(fā)熱損失的電功率。電動(dòng)機(jī)工作中因發(fā)熱損失的功率P=I2R=(4A)2×0.5Ω=8W【對點(diǎn)練習(xí)】現(xiàn)代居家生活中，水族箱已成為室內(nèi)裝飾的一個(gè)亮點(diǎn)，某品牌水族箱(如圖)的玻璃容器內(nèi)裝有50L水，內(nèi)置一根“220V100W”的自動(dòng)溫控棒，冬天養(yǎng)熱帶魚時(shí)，水族箱內(nèi)水的溫度要求控制在26℃～28℃之間(溫度棒的水溫低于26℃時(shí)開始工作，水溫達(dá)到28℃時(shí)自動(dòng)斷開)(1)求水族箱中水的質(zhì)量；(2)在某次溫控中，溫控棒正常工作了87.5min，求該次溫控棒的溫控效率【水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃)】(3)若用電高峰時(shí)，家庭電路的實(shí)際電壓僅為217.8V，求此時(shí)溫控棒的工作電流(溫控棒阻值不變)【答案】(1)水族箱中水的質(zhì)量為50kg；(2)該次溫控棒的溫控效率為80%；(3)此時(shí)溫控棒的工作電流為0.45A?！窘馕觥?1)水的體積：V=50L=0.05m3，由ρ=可得，水族箱內(nèi)水的質(zhì)量：m=ρV=1.0×103kg/m3×0.05m3=50kg；(2)已知加熱過程中溫度由26℃加熱到28℃，溫控棒正常工作了87.5min，水吸收的熱量：Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg?℃)×50kg×(28℃﹣26℃)=4.2×105J，由P=可得，消耗的電能：W=Pt=100W×87.5×60s=5.25×105J，該次溫控棒的溫控效率：η=×100%=×100%=80%。(3)由P=可得，溫控棒阻值R===484Ω，已知溫控棒阻值不變，當(dāng)家庭電路的實(shí)際電壓僅為217.8V時(shí)，溫控棒的工作電流I===0.45A。1.(2020貴州黔東南)小明媽媽為奶奶買了一個(gè)電熱足浴盆。內(nèi)部加熱系統(tǒng)和按摩系統(tǒng)兩部分組成。加熱系統(tǒng)的加熱電阻額定電壓為220V，額定功率為605W，問：(1)小明幫奶奶泡腳時(shí)，向足浴盆中加入6kg初溫為20℃的水，加熱系統(tǒng)的加熱電阻正常工作16min將水加熱到40°C，此加熱過程中吸收的熱量是多少？(c水=4.2×103J/(kg·°C))(2)加熱系統(tǒng)加熱時(shí)的熱效率是多少？(結(jié)果精確到0.1%)(3)當(dāng)小明家的實(shí)際電壓是200V，加熱電阻工作的實(shí)際功率是多少？(加熱電阻阻值不隨溫度變化而變化)(4)足浴盆按摩系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)工作電壓是12V(按摩系統(tǒng)將交流電壓轉(zhuǎn)換為12V)，工作電流為4A，其電阻為0.5Ω，電動(dòng)機(jī)工作中因發(fā)熱損失的功率是多少？【答案】(1)5.04×105J；(2)86.8%；(3)500W；(4)8W【解析】(1)加熱過程中水吸收的熱量(2)加熱系統(tǒng)加熱時(shí)消耗的電能則熱效率(3)由可得加熱電阻的阻值當(dāng)小明家的實(shí)際電壓是200V，加熱電阻工作的實(shí)際功率(4)電動(dòng)機(jī)工作過程中要發(fā)熱，損失功率2.(2020河南)在家電博覽會上，小亮家買了一款標(biāo)有“220V3000W”的電熱水器。(1)電熱水器中的電熱管工作時(shí)利用的是電流的_____效應(yīng)。智能化遙控器通過紅外線對熱水器進(jìn)行溫度控制，紅外線是_____(選填“可見”或“不可見”)光；(2)大功率家用電器需要使用專用插座，插座的常用規(guī)格有10A和16A兩種，通過計(jì)算說明該電熱水器應(yīng)選用哪種規(guī)格的插座______；(3)已知該電熱水器的加熱效率為90%，求它正常工作時(shí)把30L水從20℃加熱到47℃需要的時(shí)間______。(ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/(kg?℃)。【答案】(1)熱效應(yīng)不可見(2)16A(3)1260s【解析】(1)電熱水器中的電熱管工作時(shí)，消耗電能，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，利用了電流的熱效應(yīng)來工作。紅外線是在紅光之外的看不見的光，故紅外線是不可見光。(2)由P=UI得故應(yīng)選擇16A的插座。(3)電熱水器中水的質(zhì)量m=Vρ水=30×10-3m3×103kg/m3=30kg水吸收的熱量由得3．(2020齊齊哈爾)如圖甲所示是某品牌電飯煲，圖乙是該電飯煲的原理圖。它有高溫和保溫兩檔，通過開關(guān)S進(jìn)行調(diào)節(jié)，R0與R為阻值不同的電熱絲?，F(xiàn)在將該電飯煲接在220V的電源上，用高溫檔工作時(shí)，電路的總功率為1000W；用保溫檔工作時(shí)，電路的總功率為440W．已知c水＝4.2×103J/(kg℃)。求：甲乙(1)電飯煲在高溫檔時(shí)，開關(guān)S應(yīng)(選填“閉合”或“斷開”)。(2)電熱絲R0的阻值是多少？(3)當(dāng)電飯煲處于保溫檔時(shí)，電路中的電流是多少？(4)用電飯煲將質(zhì)量為2kg的水加熱，使其溫度升高30℃，則水吸收的熱量是多少？【答案】(1)電飯煲在高溫檔時(shí)，開關(guān)S應(yīng)閉合；(2)電熱絲R0的阻值是48.4Ω；(3)當(dāng)電飯煲處于保溫檔時(shí)，電路中的電流是2A；(4)水吸收的熱量是2.52×105J?！窘馕觥?1)由公式P＝知，電壓一定時(shí)，P與R成反比，開關(guān)S應(yīng)閉合時(shí)，電阻R被短路電路中的電阻最小，電路的電功率最大。所以電飯煲在高溫檔時(shí)，開關(guān)S應(yīng)閉合。(2)由公式P＝得電熱絲R0的阻值是：R0＝＝＝48.4Ω；(3)由題意分析知，開關(guān)S斷開時(shí)，電路串聯(lián)，電路的總電阻最大，電路的總功率最小，電路處于保溫狀態(tài)。由公式P＝UI得當(dāng)電飯煲處于保溫檔時(shí)，電路中的電流是：I保＝＝＝2A；(4)水吸收的熱量：Q＝cm△t＝4.2×103J/(kg℃)×2kg×30℃＝2.52×105J4．(2020湖南衡陽)初(17001)班教室里有一款飲水機(jī)，其工作電路可簡化為如圖甲所示的電路。S是溫度控制開關(guān)，根據(jù)飲水機(jī)內(nèi)水杯中水溫的變化自動(dòng)切換加熱和保溫兩種工作狀態(tài)，R1、R2是加熱管的電阻(不考慮阻值受溫度變化影響)，它的部分技術(shù)參數(shù)如表所示、試回答下列問題：(1)S閉合時(shí)，飲水機(jī)處于工作狀態(tài)。R2的阻值是Ω。(2)水杯中裝滿20℃水時(shí)，飲水機(jī)正常工作，加熱多長時(shí)間可將水燒開？[水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃)，當(dāng)時(shí)氣壓設(shè)定為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，不考慮熱損失](3)最近一次使用時(shí)，加熱管R1損壞了，物理興趣小組的同學(xué)們利用電位器(相當(dāng)于滑動(dòng)變阻器，以下稱為變阻器)設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路來控制加熱管R2的發(fā)熱功率，在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，將滑片從變阻器的一端滑到另一端的過程中，同學(xué)們通過實(shí)驗(yàn)測量，得出變阻器消耗的電功率P隨電流I關(guān)系的圖象如圖丙所示，則：①求R2的發(fā)熱功率范圍。②變阻器的最大功率多大？③簡述：這種設(shè)計(jì)方案有什么不妥之處(指出一種合理的不妥情況即可)?！敬鸢浮?1)加熱；55；(2)加熱224s可將水燒開；(3)①R2的發(fā)熱功率范圍為13.75W～880W；②變阻器的最大功率為220W；③因變阻器與R2串聯(lián)，若其中任一電阻損壞，將導(dǎo)致整個(gè)電路不能工作(或變阻器產(chǎn)生的熱量沒有被利用)。【解析】(1)S閉合時(shí)，兩電阻并聯(lián)，S斷開時(shí)，為R1的簡單電路，由并聯(lián)電路小于其中任一電阻，根據(jù)P＝可知，S閉合時(shí)，飲水機(jī)處于加熱工作狀態(tài)，功率為900W；S斷開時(shí)，飲水機(jī)處于保溫工作狀態(tài)，功率為20W；根據(jù)并聯(lián)電路各支路互不影響，故加熱時(shí)R2的功率為：P2＝900W﹣20W＝880W，R2＝＝＝55Ω。(2)一標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓水的沸點(diǎn)為100℃，水杯中裝滿20℃水加熱到沸點(diǎn)吸熱：Q吸＝cm(t﹣t0)＝4.2×103J/(kg?℃)×0.6kg×(100℃﹣20℃)＝2.016×105J，不考慮熱損失，消耗的電能W＝Q吸＝2.016×105J，由P＝得，將水燒開的時(shí)間：t′＝＝＝224s；(3)①變阻器與R2串聯(lián)，當(dāng)變阻器連入電路的電阻為0時(shí)，R2的電壓為220V，其最大功率為880W；當(dāng)變阻器最大電阻連入電路中時(shí)，由圖知電路的最小電流為0.5A，R2的最小功率為：P2?。絀小2R2＝(0.5A)2×55Ω＝13.75W；R2的發(fā)熱功率范圍為13.75W～880W；②變阻器的功率：P變＝I2R變＝()2×R變＝＝，當(dāng)R變＝R2時(shí)，變阻器的最大功率為：變阻器的最大功率：P變大＝＝＝220W；③因變阻器與R2串聯(lián)，若其中任一電阻損壞，將導(dǎo)致整個(gè)電路不能工作(或變阻器產(chǎn)生的熱量沒有被利用)。5.學(xué)習(xí)了電功率的知識后，小亮想利用家中的電能表(如圖所示)測量電水壺的電功率和熱效率．他把質(zhì)量為1kg溫度是20℃的冷水倒入電水壺中，然后把家中的用電器都與電源斷開，僅讓電水壺工作，在5分鐘內(nèi)將這壺水燒開(在標(biāo)準(zhǔn)器壓下)，他觀察到電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了70轉(zhuǎn)．試求：(1)將這壺水燒開，水吸收的熱量是多少？(2)電水壺的電功率為多少？(3)電水壺的熱效率為多少？【答案】(1)3.36×105J；(2)1400W；(3)80%．【解析】(1)在標(biāo)準(zhǔn)器壓下水的沸點(diǎn)為100℃，則水吸收熱量：Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J；(2)電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了70轉(zhuǎn)消耗電能：W=70600kW?h=70600×3.6×106J=4.2×105J，電水壺的電功率：P=W/t=1400W；(3)電水壺的熱效率：η=Q吸/W×100%=×100%=80%．【點(diǎn)撥】知道水的質(zhì)量、初溫、末溫(在標(biāo)準(zhǔn)器壓下水的沸點(diǎn)為100℃)以及比熱容，根據(jù)Q吸=cm(t-t0)求出水吸收的熱量；600Revs/kW?h表示電路中每消耗1kW?h的電能，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)600r，據(jù)此求出轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)70r消耗的電能，據(jù)P=W/t求出電水壺的電功率；水吸收的熱量和消耗電能的比值即為電水壺的熱效率．6．(2019湖北黃石)小明家某型號電熱加濕器的原理圖如圖甲，R1、R2都是發(fā)熱電阻，不考慮溫度對電阻的影響，且R2=3R1；S為旋轉(zhuǎn)型開關(guān)，1、2、3、4為觸點(diǎn)，通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)S可實(shí)現(xiàn)“關(guān)”、“低擋”、“高擋”之間的切換(低擋為小功率加熱，高擋為大功率加熱)，其部分技術(shù)參數(shù)如下表。額定電壓(V)220高檔發(fā)熱功率(W)400注水倉最大注水量(kg)3(1)開關(guān)處于圖示位置，電熱加濕器的狀態(tài)是_____(選填“關(guān)”“低檔”或“高檔”)

(2)求電熱加濕器中R1的阻值；

(3)某次使用加濕器在額定電壓下工作，加濕器注水倉中加注冷水已達(dá)到最大注水量，其工作30min的功率與時(shí)間圖象如圖乙所示，如果電阻R1在此次高擋加熱時(shí)產(chǎn)生的熱量全部被水吸收，可以使注水倉中冷水的溫度升高多少℃？[計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)，水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃)]

(4)某一天，小明斷開家中其他所有用電器，只接通加濕器在低檔加熱，發(fā)現(xiàn)家中3000revs/(kW?h)的電能表轉(zhuǎn)盤在400s內(nèi)轉(zhuǎn)了27圈，求此時(shí)電阻R2的實(shí)際功率是多少？【答案】(1)關(guān)；(2)電熱加濕器中R1的阻值為121Ω；(3)可以使注水倉中冷水的溫度升高19℃；(4)此時(shí)電阻R2的實(shí)際功率是60.75W?！窘馕觥?1)由圖甲可知，開關(guān)S接“1、2”觸點(diǎn)時(shí)，電路斷路，電熱加濕器的狀態(tài)是關(guān)；(2)由圖甲知，開關(guān)S接“3、4”觸點(diǎn)時(shí)，電路為R1的簡單電路，電路的總電阻最小，電源的電壓一定，由P＝UI＝可知，電熱加濕器的功率最大，處于高擋，則電熱加濕器中R1的阻值：R1＝＝＝121Ω；(3)由圖乙知，工作30min時(shí)，其中高檔工作時(shí)間為10min，低檔工作時(shí)間為20min，由P＝W/t可得，在高檔正常工作時(shí)消耗的電能：W高＝P高t高＝400W×10×60s＝2.4×105J，如果電阻R1在此次高檔加熱時(shí)產(chǎn)生的熱量全部被水吸收，即Q吸＝W高＝2.4×105J，由Q吸＝cm△t可得，水升高的溫度：△t＝＝≈19℃；(4)因3000revs/(kW?h)表示：每消耗1kW?h的電能，電能表的轉(zhuǎn)盤就轉(zhuǎn)過3000r，則電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過27r時(shí)，加濕器在400s內(nèi)消耗的電能：W＝kW?h＝0.009kW?h＝3.24×104J，加濕器在低擋加熱的實(shí)際功率：P低′＝＝＝81W，由圖甲知，開關(guān)S接“2、3”觸點(diǎn)時(shí)，R1、R2串聯(lián)，電路的總電阻最大，電熱加濕器的功率最小，處于抵擋，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，由P＝UI＝I2R可得，電路中的電流：I＝＝＝＝＝A，此時(shí)電阻R2的實(shí)際功率：P2＝I2R2＝I2×3R1＝(A)2×3×121Ω＝60.75W。7．某生態(tài)園設(shè)計(jì)了模擬日光和自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)照明、保溫和加熱的功能，其原理如圖所示，電源電壓恒為220V，R1和R2是兩個(gè)電熱絲(不考慮溫度對電阻的影響)，R2=30Ω，L是標(biāo)有“220V160W”的照明燈泡，白天有日光的時(shí)候，只開啟該系統(tǒng)的保溫功能并連續(xù)工作10h，此時(shí)R1與R2的電功率之比為1：3，晚上溫度較低的時(shí)候，需開啟加熱和照明功能。燈泡正常發(fā)光此狀態(tài)下系統(tǒng)也需連續(xù)工作10h，q沼氣=1.8×107J/m3，請解答下列問題：(1)晚上工作時(shí)電路的總功率是多大？(2)若一天中工作的20h內(nèi)電熱絲放出的熱量完全由該生態(tài)園自產(chǎn)的沼氣提供，其熱效率為50%，則每天需要完全燃燒多少m3的沼氣？【答案】(1)晚上工作時(shí)電路的總功率是5000W；(2)每天需要完全燃燒24.2m3的沼氣?！窘馕觥?1)由題知，白天有日光時(shí)，系統(tǒng)處于保溫狀態(tài)，燈泡不工作，此時(shí)兩開關(guān)應(yīng)斷開，兩電阻R1、R2串聯(lián)，總電阻最大，總功率最??；由串聯(lián)電路的特點(diǎn)可知，通過兩電阻的電流相等，且R1與R2的電功率之比為1：3，由P=I2R可得：===，由題知R2=30Ω，所以R1=10Ω；晚上系統(tǒng)處于加熱狀態(tài)，且燈泡正常工作，由電路圖可知，此時(shí)兩開關(guān)應(yīng)都閉合，燈泡L與R1并聯(lián)；由并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知，此時(shí)U=U1=220V，且燈泡正常工作，所以R1的功率：P1′===4840W，所以晚上工作電路的總功率：P總=P額+P1'=160W+4840W=5000W；(2)由串聯(lián)電路的特點(diǎn)和P=可得，白天系統(tǒng)在保溫狀態(tài)時(shí)電熱絲的總功率：P保溫===1210W，由題可知白天和晚上系統(tǒng)的工作時(shí)間相同，則一天內(nèi)電熱絲放出的熱量：Q=W=P1′t+P保溫t=(P1′+P保溫)t=(4840W+1210W)×10×3600s=2.178×108J，由沼氣燃燒的熱效率為50%可得：50%Q放=Q，由Q放=qV可得需要燃燒沼氣的體積：V====24.2m3。8．某品牌的電熱水壺銘牌如表所示，電熱水壺正常工作時(shí)，將水壺中的額定容量的水加熱至沸騰。已知室溫與水的初溫皆為20℃，水的比熱容c水=4.2×103J/(kg?℃)，水的密度ρ水=1.0×103kg/m3。型號LL﹣8015額定電壓220V～額定功率1360W額定頻率50Hz額定容量1.0L(1)求水吸收的熱量；(2)通過計(jì)算判斷，加熱時(shí)間是否可能為200s。【答案】(1)水吸收的熱量為3.36×105J；(2)計(jì)算表明，加熱時(shí)間不可能為200s?！窘馕觥?1)由電熱水壺銘牌可知，電熱水壺的額定電壓是220V，額定功率是1360W，容積是1L；一壺水的質(zhì)量：m=ρV=1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3=1kg，水吸收的熱量：Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×1kg×(100℃﹣20℃)=3.36×105J；(2)電水壺正常工作200s消耗的電能：W=Pt=1360W×200s=2.72×105J，由于W＜Q吸，因此加熱時(shí)間不可能為200s。9．圖為某電熱器的電路原理圖，通過將開關(guān)S置于不同的位置，可以實(shí)現(xiàn)“加熱”和“保溫”兩種狀態(tài)的變換，對應(yīng)的額定功率分別為800W和40W。(1)將開關(guān)S接“1”時(shí)，電熱器處于(選填“加熱”或“保溫”)狀態(tài)。(2)電熱器在加熱狀態(tài)下正常工作，將0.5kg初溫為20℃的水加熱到100℃，需要多長時(shí)間？(【水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃)，假設(shè)電能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能】【答案】(1)加熱；(2)電熱器在加熱狀態(tài)下正常工作，將0.5kg初溫為20℃的水加熱到100℃，需要的時(shí)間為210s。【解析】(1)將開關(guān)S接“1”時(shí)，電路為R2的簡單電路，電路中電阻最小，根據(jù)P=可知，電源電壓一定時(shí)，電阻越小，電功率越大，所以此時(shí)電熱器處于加熱狀態(tài)。(2)水吸收的熱量：Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg?℃)×0.5kg×(100℃﹣20℃)=1.68×105J，由題意可知，假設(shè)電能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，則W=Q吸=1.68×105J，由P=得，需要的加熱時(shí)間：t′===210s。10.小明的媽媽利用天然氣灶燒水，把質(zhì)量為1kg的20℃的水燒開(在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下)．(1)通過觀察天燃?xì)獗淼弥牧?.01m3的天然氣，如果天然氣的密度為0.7kg/m3，燒水時(shí)消耗天然氣多少千克？(2)在此過程中水需要吸收多少熱量？(3)用額定功率是800W的電熱壺在220V額定電壓下，燒開同樣質(zhì)量的水，若電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率是84%，則通電時(shí)間是多少？【答案】(1)0.007kg(2)3.36×105J(3)500s【解析】(1)天然氣的質(zhì)量可以利用密度的計(jì)算公式變形，即m=ρV。消耗的天然氣的質(zhì)量為：m=ρV=0.7kg/m3×0.01m3=0.007kg(2)水吸收的熱量，可以利用吸放熱的學(xué)科網(wǎng)公式進(jìn)行計(jì)算。Q吸=cm(t2﹣t1)=4.2×103J/(kg?℃)×1kg×(100℃﹣20℃)=3.36×105J(3)在使用電水壺?zé)畷r(shí)，把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，根據(jù)題意，只有84%的內(nèi)能被水吸收，即Q吸=84%Q放=84%W。電流做功：W=Q吸/84%=4×105J通電時(shí)間：t=W/P=4×105J/800W=500s11.如圖是我們家庭用的一種電熱飲水機(jī)的簡化電路圖，其參數(shù)如下表，R1、R2是發(fā)熱電阻絲。(1)若飲水機(jī)正常工作的加熱效率為90%，現(xiàn)將質(zhì)量為0.4kg、初溫為25℃的水在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下加熱至沸騰，已知水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃)，求：水需要吸收的熱量？燒開這些水消耗了多少電能？(2)當(dāng)飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)時(shí)，R1的電阻值是多大？【答案】(1)1.26×105J；1.4×105J.(2)1056Ω.【解析】(1)水吸收的熱量為：Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×0.4kg×(100℃-25℃)=1.26×105J由Q吸=ηW可得，消耗的電能：W=Q吸/η=1.26×105J/90%=1.4×105J.(2)由電路圖可知，開關(guān)S2斷開時(shí)兩電阻串聯(lián)，電路電阻較大，開關(guān)S2閉合時(shí)，只有電阻R2接入電路，電阻R1被短路，此時(shí)電路電阻較小，電源電壓U一定，由P=U2/R可知，電阻越大，電路功率越小，電阻越小，飲水機(jī)功率越大，因此當(dāng)開關(guān)S2斷開時(shí)，電路阻值較大，電功率較小，飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)．因此當(dāng)開關(guān)S2閉合時(shí)，電路阻值較小，電功率較大，飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)。用P1、P2分別表示保溫、加熱功率，則P1=44WP2=1100W加熱時(shí),R2=U2/P2=(220V)2/1100W=44Ω保溫時(shí)R總=U2/P1=(220V)2/44W=1100Ω則R1=R總-R2=1100Ω-44Ω=1056Ω．12.如圖(甲)所示是生活中常見的自動(dòng)加熱、保溫的電水壺，它的銘牌如下面表格?，F(xiàn)將它接在220V的電壓下工作。已知水的比熱容為4.2×103J／(kg.℃)額定電壓220V頻率50Hz容積6L加熱功率1000W保溫功率40W(1)如圖(乙)所示為電水壺的電路圖，其中R0是電熱水壺中的電熱管，R是與電熱水壺的電熱管串聯(lián)的電阻，S是一個(gè)能自動(dòng)切換的溫控開關(guān)，此熱水壺是在熱膽中儲水，由電熱管加熱工作的。請根據(jù)電路圖判斷：在什么情況下，電水壺處于加熱狀態(tài)？在什么情況下，電水壺處于保溫狀態(tài)？乙(2)請根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)信息，計(jì)算R0和R的阻值分別是多少？(3)電水壺處于加熱狀態(tài)時(shí)，在840s時(shí)間內(nèi)，使熱膽中2kg、20℃的水溫度升高到100℃。求電水壺的熱效率?！敬鸢浮?1)開關(guān)閉合時(shí)電水壺處于加熱狀態(tài)，開關(guān)斷開時(shí)電水壺處于保溫狀態(tài)。(2)R0=48.4ΩR=1161.6Ω(3)80%【解析】(1)開關(guān)閉合時(shí)，R被短路，這時(shí)電路的電阻只有R0，電路消耗的電功率為P0=U2/R0開關(guān)斷開時(shí)，這時(shí)電路的電阻R和R0串聯(lián)，電路消耗的電功率為P=U2/(R+R0)很明顯知道P0＞P所以開關(guān)閉合時(shí)電水壺處于加熱狀態(tài)，開關(guān)斷開時(shí)電水壺處于保溫狀態(tài)。(2)開關(guān)閉合時(shí)，R被短路，這時(shí)電路的電阻只有R0，電路消耗的電功率為加熱功率P0=1000W，這時(shí)P0=U2/R01000W=U2/R0………eq\o\ac(○,1)開關(guān)斷開時(shí)，這時(shí)電路的電阻R和R0串聯(lián)，電路消耗的電功率為保溫功率P=40W根據(jù)P=U2/(R+R0)40W=U2/(R+R0)………………eq\o\ac(○,2)已知U=220V………eq\o\ac(○,3)解得R0=48.4ΩR=1161.6Ω(3)電水壺處于加熱狀態(tài)時(shí)，t=840s時(shí)間產(chǎn)生的電能為W=P0tP0=1000W則W=P0t=1000W×840s=8.4×105J水吸收的熱量為Q=cm△t=cm(t2-t1)已知c=4.2×103J／(kg.℃)m=2kgt2=100℃t1=20℃則Q吸=cm△t=cm(t2-t1)=4.2×103J／(kg.℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J由η＝Q吸/W得電水壺的熱效率為η＝Q吸/W=6.72×105J/8.4×105J=0.8=80%13.幾千年來中國的廚藝最講究的就是“火候”二字。現(xiàn)在市場上流行如圖所示的新型電飯鍋，采用“聰明火”技術(shù)，電腦智能控溫、控壓，智能化控制食物在不同時(shí)間段的溫度，以得到最佳的口感和營養(yǎng)，其簡化電路如圖甲所示。R1和R2均為電熱絲，S是自動(dòng)控制開關(guān)。把電飯鍋接入220V的電路中，用電飯鍋的“聰明火”煮米飯，電飯鍋工作時(shí)的電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。(1)求電熱絲R2的阻值(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù))；(2)這個(gè)電飯鍋在0～15min內(nèi)把質(zhì)量為1.1kg的米飯由20℃加熱到100℃，求電飯鍋在這段時(shí)間內(nèi)加熱的效率。[c米飯=4.2×103J/(kg·℃)]。SSR2R1220V012351015202530t/minI/A乙甲【答案】(1)73.3Ω(2)70%【解析】(1)當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電路中只有R2工作，從乙圖可知通過R2的電流I＝3A。(2)米飯吸收的熱量Q＝cmΔt＝4.2×103J/(kg?℃)×1.1kg×(100℃－20℃)＝3.696×105J電飯鍋在0～15min內(nèi)消耗的電能W＝W1