2022年中考物理 电学压轴题 电加热器问题

2022年中考物理试题电学压轴题之电加热器的多档位问题1、（2022重庆A卷）图l6甲为一款有高、低温两档的家用蒸汽电熨斗，其电路原理如图16乙所示，R1、R2为电热丝，其额定电压均为220V。电路的工作原理是：当S，闭合，S2断开时，电熨斗处于低温档；当S1、S2都闭合时，电熨斗处于高温档。正常工作时高温挡的电功率为1980W。(电源电压保持不变，不计电热丝电阻随温度的变化)(1)电熨斗正常工作时，在高温档状态下电路中的总电流是多大?R1的电阻为多少?(3)若电热丝R2烧毁了，要使电路恢复(2)若电热丝R2的电阻为44Ω，则电热丝正常工作，小楠设计了这样一个方案：小楠方案：用两根都是“220V550W”的电热丝并联替代R2。请你通过计算和分析，对小楠的方案作出评价。（1）电熨斗工作时，电流流过电阻产生热量，对水加热，使水汽化为蒸汽，因此电热丝是利用电流的热效应工作的；由电路图知，当闭合S1、S2闭合时，两电阻丝并联，电路电阻最小，电源电压U一定，由P=可知此时电路功率最大，电熨斗处于高温挡；由P=UI可得，1800W=220V×I，所以在高温档状态下电路中的总电流I=9A（2）由电路图知：当S1闭合，S2断开时，电阻R1和R2组成的是一个并联电路；U=U1=U2=220VI2===5AI1=I-I2=9A-5A=4AR1===55Ω（3）小楠方案：用一根都是“220V550W”的电热丝的电阻为R3R3===88Ω用两根的电热丝R3并联后总电阻是44Ω，其总功率为1100W，正常工作时符合要求。但当其中一根的电热丝烧坏，电路仍能工作，但P3=550W<1100W，且不能及时发现加以排除，可见小楠方案也不是最佳方案。2、(2022黄冈）电热加湿器工作原理：加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中，从而提高空气湿度。下表是某同学设计的电热加湿器部分参数，其发热电路如图所示，R1、R2为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触点，S为旋转型开关，实现关、低、高档的转换。(1)若加热前水温为20℃，电热槽内气压为标准大气压，从加热到沸腾最短时间为3分钟，则电热槽中水的质量是多少千克？（不计热损失，c水=4.2x103J/(kg·℃)，结果保留两位小数）8\n额定电压220V额定最大发热功率400W水箱容积4L适用面积40～60m2(2)加湿器在低档时的发热功率；(3)对于需要制冷的室内，电热加湿器会使其气温升高，请提出一条改进的建议。1）不计热损失，有：Q1=Q2P1t=cm(t2－t1)400W×3×60s=4.2×103J/（kg·℃）×m×(100℃-20℃)m=0.21kg（2）电热加湿器在高档时，R2被短路，电路中只有R1，故有P1=UI1=电热加湿器在低档时，R1和R2串联，总电阻R=2R1，有P2=UI2=则=0.5，P2=0.5P1=0.5×400W=200W（3）可以降低电热槽内气压其他正确解答均可3、（2022泰州）图16所示是一种电热水龙头，图17是它的电路简图。旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，从而控制流出的水为冷水、温水或热水。已知R1、R2是电热丝，R2=55Ω，温水档的电功率是2.2kw。试回答或求解下列问题：图16图17（1）S旋到____位置时，水龙头流出温水；S旋到____位置时，水龙头流出热水。（选填“1”、“2”或“3”）（2）电热丝R1的阻值是多大？（3）S旋到热水档时，电路中的总电流是多大？答案：（1）2、3（2）22欧（3）14A解析：（1）当开关处于位置2时，只有电阻R1接入电路，电路电阻最大，根据P=可知：此时功率最小，可见此时放出的是温水；当开关处于位置3时，电阻R1和R2并联接入电路，电路电阻最变小，根据P=可知：此时功率最小，所以此时放出的是热水；（2）∵P=UI=可知，温水功率P温水=2.2kW=2200W，∴R1===22Ω；（3）∵S旋到热水档时，电阻R1和R2并联接入电路，8\n∴根据欧姆定律得：I1===10A，I2===4A，所以，I=I1+I2=10A+4A=14A．4、（2022•锦州）某学校食堂有一个电水壶的铭牌如表所示．如图是电水壶的电路图，R为加热器，当温度较低时，温控开关S处于闭合状态，加热器加热．当水沸腾后，会自动断开进入保温状态．从而实现了自动温度开关控制．若加热器电阻阻值不随温度变化而改变，且此时的大气压为1标准大气压．则：额定电压220V额定功率4400W水壶装水质量10kg频率50Hz（1）电水壶正常工作时，其加热电阻的阻值是多大？（2）若电水壶产生的热量全部被水吸收，现将一满壶23℃的水在标准大气压下烧开需要多长时间？[水的比热容C=4.2×103J/（kg•℃）]．（3）当电水壶处于保温状态时，通过加热器的电流是1A，此时电阻R0的电功率是多少？解答：（1）由P=可得，加热电阻的阻值：R===11Ω；（2）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•℃）×10kg×（100℃﹣23℃）=3.234×106J，∵电水壶产生的热量全部被水吸收，∴W=Q吸=3.234×106J，∵W=Pt，∴加热时间：t===735s；（3）当S断开时，R与R0串联，处于保温状态，由欧姆定律可得，R两端的电压：UR=IR=1A×11Ω=11V，∵串联电路中总电压等于各分电压之和，∴R0的电压：U0=U﹣UR=220V﹣11V=209V，此时电阻R0的电功率：8\nP0=U0I=209V×1A=209W．答：（1）电水壶正常工作时，其加热电阻的阻值是11Ω；（2）若电水壶产生的热量全部被水吸收，现将一满壶23℃的水在标准大气压下烧开需要735s；（3）当电水壶处于保温状态时，通过加热器的电流是1A，此时电阻R0的电功率是209W．5、（2022南通）如图所示是家用饮水机的工作原理电路，其中S是温度控制开关，当水温升高到一定温度时，饮水机从加热状态自动切换到保温状态，已知电阻R0=55Ω，R=2365Ω.（1）当开关S处于“2”挡时，通过电阻R和R0的电流强度各为多大？（2）当开关S分别处于“1”挡和“2”挡时，饮水机的总功率各是多少？（3）请判断当开关S处于“1”挡时，饮水机处于加热状态还是保温状态？简述理由。（1）当开关S处于“2”挡时，R被短路，IR=0I0=U/R0=220V/55Ω=4A（2）当开关S处于“1”挡时，R与R0串联，饮水机的总功率P1=U2/（R0+R）=（220V）2/（2365Ω+55Ω）=20W当开关S处于“2”挡时，只有R0工作，饮水机的总功率P2=U2/R0=（220V）2/55Ω=880W（3）当开关S处于“1”挡时，饮水机处于保温状态当开关S处于“1”挡时，饮水机的总功率远远小于开关S处于“2”挡时的总功率。6、（2022衢州）电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点，是现代人喜欢的厨房用具。图甲是某品牌电压力锅的简化电路图，R1为加热电阻，R2为保温电阻，S1为电源开关，S2为压力开关。加热时S2与触点a接通，R1工作；保温时S2与触点b接通，R2工作。电压力锅的其他参数见铭牌。(1)当电压力锅内的气压达到设定值时水沸腾。此时，水的温度______100℃(选填“＞”、“＝”或“＜”)。(2)计算保温电阻R2正常工作时的阻值。电压力锅的铭牌额定电压220伏加热功率1000瓦保温功率100瓦气压设定值175千帕（3）图乙表示电压力锅工作时电功率与时间的关系。阴影部分面积表示_________，并列式计算它的大小。(1)＞(2)保温时S2与触点b接通，R2工作；R2＝U2/P保温＝(220伏)2/100瓦＝484欧姆8\n(3)电压力锅加热10分钟消耗的电能(或电功)W＝Pt＝1000瓦×600秒＝6×105焦7、（2022绥化）某种电热水器，其电路图如下，R1为发热板，R2为保温电阻，Sl是温控开关。当电热水器处于加热状态时水被加热，达到设定温度时，S1自动断开，热水器处于保温状态时，已知电阻R1=50Ω，R2=450Ω。求：（1）热水器内装有质量为2kg的水，当水的温度从20℃升高到40℃对，这些水吸收的热量是多少？（2）当电热器处于加热状态时，电路中的电流是多大？（3）当热水器处于保温状态时，R1的电功率为多少？Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（40℃﹣20℃）=1.68×105J热水器加热时，只有R1工作，电路的电流：I加热=U/R1=220V/50Ω=4.4A当热水器处于保温状态时，R1与R2串联，电路的电流：I保温=U/（R1+R2）=220V/500Ω=0.44AR1的电功率P1=I保温2R1=(0.44A)2×50Ω=9.68W答案：(1)1.68×105J(2)4.4A(3)9.68W8、（2022柳州）学习了电学知识后，小亮研究家中具有保温功能的电饭锅，画如电饭锅的电路原理图如图l6所示，电饭锅的铭牌上部分内容如下表。(1)R1、R2中哪个是加热电阻?要使电饭锅加热，开关S闭合还是断开?(2)电饭锅正常加热时，电路的电流是多大?(3)电路中电阻R1、R2的阻值各是多大?保温时，R1、R2产生的电热之比是多少?解：（1）当开关S闭合时，R2被短路，电路的总电阻最小，根据P=U2/R，这时功率最大，这时电饭锅处于加热状态，R1为加热电阻。（2）电饭锅正常加热时，电路的电流：I加热=P加热/U=1100W/220V=5A(3)电饭锅正常加热时，只有R1工作，R1=U2/P加热=(220V)2/1100W=44Ω电饭锅保温时，R1与R2串联，R总=U2/P保温=(220V)2/44W=1100ΩR2=R总－R1=1100Ω－44Ω=1056Ω电饭锅保温时，R1与R2串联，I1=I2=I它们产生电热之比Q1:Q2=W1:W2=I12R1t:I22R2t=R1:R2=44Ω：1056Ω=11:2648\n9、（2022苏州）某型号的家用电饭煲有两挡，其原理如图所示．“1”挡是保温焖饭，“2”挡是高温烧煮．若已知电阻R0=44Ω，R=2156Ω，求：(1)当开关S置于“1”挡时，电路中的电流I1和R0两端的电压U0；(2)当开关S置于“2”挡时，电饭煲高温烧煮的功率P．答案：(1)0.1A4.4V(2)1100W解：(1)当开关S置于“1”挡时，R与R0串联电流I1=U/(R+R0)=220V/(2156Ω+44Ω)=0.1AR0两端的电压:U0=I1R0=0.1A×44Ω=4.4V(2)当开关S置于“2”挡时,电路中只有R0工作电饭煲高温烧煮的功率：P=U2/R0=（220V）2/44Ω=1100W10、(2022山西）电压力锅是一种新型家用电器，集高压锅与电饭锅优点于一体，既安全又环保。图20是某型号电压力锅工作电路简图，右表是其部分参数。其中R1是主加热器，R2是保压加热器。接通电路后，开关s自动与触点a、b接通，开始加热。当锅内温度达到105℃时，开关S自动与a、b断开，并与触点c接通，开始保压，此时锅内水温不变，且未沸腾。现将3L初温为25℃的水加入压力锅中，接通电路使其正常工作30min。已知消耗的电能有90％被有效利用，水的比热容为4．2×103J／(kg·℃)。求：  (1)电压力锅在加热状态时的电流。 (2)电压力锅多少秒后开始保压? (3)电压力锅在此30min内消耗的电能。8\n11、（2022永州）小芸爸爸在商店选中一款速热式电热水器，小芸阅读说明书后知道该电热水器的额定功率是4400W．额定电压是220V，工作电路图如图所示（图中R是给水加热的电阻），小芸向爸爸指出该电热水器夏天4400W的额定功率过大，浪费电能，冬天4400W的额定功率过小，不能满足人对热水的需要．两人交流讨论后根据自家的实际情况，从节约、低碳、环保的角度，提出了以下选购要求：①该电热水器额定电压是220V；②夏天额定功率是2200W，春、秋两季额定功率是4400W，冬季额定功率是6600W．求：（1）如图所示，该电热水器正常工作15min，加热电阻R消耗的电能？（2）如图所示，该电热水器正常工作时，电路中电流强度是多大？（3）请你用两个加热电阻R1，R2和两个开关S1，S2设计出符合小芸以上①、②两个选购要求的电热水器加热工作电路图（画在答题卡的指定位置），并计算出加热电阻R1和R2的阻值各是多大？解：（1）正常工作15min加热电阻R消耗的电能：W=Pt=4400W×15×60s=3.96×106J；（2）由P=UI可得，电热水器正常工作时电路的电流强度：I===20A；（3）由题意可知，两加热电阻并联，分别用一个开关控制电路，如下图所示：夏季：只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，总功率P1=2200W，由P=可得：R1===22Ω，春、秋两季：只闭合开关S2时，电路为R2的简单电路，总功率P2=4400W，则R2===11Ω，冬季：同时闭合开关S1和S2，总功率P总=P1+P2=2200W+4400W=6600W．答：（1）该电热水器正常工作15min，加热电阻R消耗的电能为3.96×106J；（2）该电热水器正常工作时，电路中电流强度是20A；（3）符合小芸以上①、②两个选购要求的电热水器加热工作电路图如上图所示，加热电阻R1和R2的阻值分别为220Ω、11Ω．　8\n12、（2022龙东）学校为班级新买的饮水机的电路图如图所示，铭牌如表示数．S是手动开关，S1是温控开关，当S闭合后，热水箱内的水温低于60℃时S1就自动闭合，水温高于90℃时S1就自动断开，因此这台饮水机有“加热”和“保温”两档功率，在“加热”时，流过电阻R2的电流为　　A，R1的电阻值为　　Ω．水桶容积20L热水箱水量1L额定电压220V加热功率484W保温功率44W解：温控开关S1断开，处于保温状态，这时只有R2工作，通过R2的电流I2=P保温/U=44W/220V=0.2A而不管饮水机处于加热还是保温状态，R2都工作，其两端电压不变，所以通过R2的电流不变，仍然是0.2A。根据欧姆定律可计算R2的阻值，R2=U/I2=220V/0.2A=1100Ω当温控开关S1闭合时，处于加热状态，这时R1和R2并联，R总=U2/P加热=(220V)2/484W=100Ω根据并联电路电阻的关系，1/R总=1/R1+1/R21/100=1/R1+1/1100可解得R1=110Ω说明：本题还有其它解法，本题虽是一道填空题，但难度不小，网上有一种解析版答案和过程是错误的。8