2023年中考九年級(jí)物理計(jì)算題專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練：電功和熱量

2023年中考九年級(jí)物理計(jì)算題專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練：電功和熱量

一、計(jì)算題

1.下表為某品牌電熱器的銘牌，其內(nèi)部電路如圖所示，&和R2均為電熱絲，S|是溫度自動(dòng)控制開(kāi)

關(guān)。閉合開(kāi)關(guān)S,求：

額定電壓220V

低溫檔220W

額定功率

高溫檔880W

(2)高溫檔工作lOmin,R2消耗的電能;

(3)若只將高溫檔功率提升25%,請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明應(yīng)更換哪一只電阻，更換后的阻值為多少？

2.為預(yù)防新型冠狀病毒交叉感染，某醫(yī)院將醫(yī)療器械置于消毒柜內(nèi)，通過(guò)對(duì)水加熱，達(dá)到設(shè)定壓強(qiáng)

和工作溫度，產(chǎn)生高壓飽和蒸汽，從而對(duì)醫(yī)療器械進(jìn)行消毒處理。某型號(hào)的全自動(dòng)高壓消毒柜部分

參數(shù)如下表，某次消毒，將滿(mǎn)箱溫度是20℃的水加熱到工作溫度，需正常工作50min。［c水

=4.2x103J/((kg-℃),p*=1.0xl03kg/m3］求：

電源AC220V50Hz

額定功率20kW

水箱容積120L

工作溫度120℃

額定壓強(qiáng)0.21MPa

(1)消毒一次，水箱中的水吸收的熱量是多少？

(2)消毒一次，消毒柜消耗的電能是多少？

(3)該消毒柜的電加熱效率是多少？

3.當(dāng)某電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為12V時(shí)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)線圈的電流為3A,已知電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為04c

(保持不變)，通電2min,問(wèn)：

(1)電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)所做的功為多少？

(2)電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)的線圈產(chǎn)生的熱量為多少？

(3)該電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率是多少？

4.某電熱飲水機(jī)，它有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)(由機(jī)內(nèi)溫控開(kāi)關(guān)So自動(dòng)控制)，從它的說(shuō)明書(shū)上

收集到如表數(shù)據(jù)及如圖所示的簡(jiǎn)化電路原理圖.

熱水箱容量2L

額定電壓220V

加熱時(shí)的功率400W

保溫時(shí)的功率44W

(1)請(qǐng)分析說(shuō)明溫控開(kāi)關(guān)So斷開(kāi)時(shí)，飲水機(jī)的狀態(tài).

(2)求電阻Ri的阻值.

(3)晚上，由于是用電高峰期，該電熱飲水機(jī)的實(shí)驗(yàn)工作電壓只有200V,若它的電阻不變，加

熱效率為80%,則將一滿(mǎn)熱水箱的水從20℃加熱到80℃需要多長(zhǎng)時(shí)間？[CA=4.2xl()3j/(kgJC),p木

=1.0xl03kg/m3,結(jié)果保留一位小數(shù)].

5.如圖所示，電源電壓恒定不變，小燈泡L標(biāo)有“3V1.5W”字樣，當(dāng)開(kāi)關(guān)Si、S2閉合，滑片P置于

b端時(shí)，小燈泡正常發(fā)光，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.8A。求：

(1)電源的電壓U；

(2)滑動(dòng)變阻器的最大阻值Ri；

(3)當(dāng)開(kāi)關(guān)Si閉合、S2斷開(kāi)，滑片P置于a端時(shí)，電流表的示數(shù)為0.1A,求此時(shí)R2的電功率。

6.下表是某款兩擋位電火鍋的有關(guān)參數(shù)，圖甲是其簡(jiǎn)化電路圖，Ri和R?為阻值不變的電熱絲，單

刀雙擲開(kāi)關(guān)S可接1或2,實(shí)現(xiàn)不同擋位的變換。

額定電壓U/V電火鍋擋位額定功率p/w

低溫250

220

高溫880

(1)求Ri電熱絲的阻值;

(2)電火鍋正常工作時(shí)，用低溫?fù)鯇?kg的水從60c加熱到70℃,求此過(guò)程中水吸收的熱量［c

水=4.2xl03j/(kg.℃)］；

(3)電火鍋正常工作時(shí);分別用低溫?fù)鹾透邷負(fù)鯇①|(zhì)量2kg的水加熱，繪制的水溫隨時(shí)間變化的

圖象如乙圖所示。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算比較使用高溫?fù)踹€是低溫?fù)醺?jié)能。

7.一電飯鍋的加熱功率是IkW,在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，給2.5L、20C水加熱，用了16min把水燒開(kāi)，

已知水的比熱容是4.2X103J/(kg「C),水的密度是1.0xl03kg/m3,求:

(1)這個(gè)電飯鍋消耗的電能是多少？

(2)電飯鍋在這次燒水時(shí)的效率是多少？

(3)這些電能相當(dāng)于完全燃燒多少天然氣？(天然氣熱值是4xl07j/m3)

8.圖甲是某款家用蒸蛋器，圖乙是其簡(jiǎn)化原理圖，&和a是供熱電阻絲，刈=1100，蒸蛋器的加

熱功率為500勿，某次使用時(shí)向蒸蛋器內(nèi)加入0.5L水，水溫升高了80℃后，雞蛋剛好被蒸熟，此時(shí)溫

控開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)，蒸蛋器處于保溫狀態(tài)，求：

(1)保溫時(shí)，通過(guò)電阻心的電流(保留兩位小數(shù))；

(2)蒸蛋過(guò)程中水吸收多少熱量【c水=4.2X1037/(^-℃)］?

(3)蒸蛋過(guò)程中燒水效率為8()%,蒸熟雞蛋共用多長(zhǎng)時(shí)間？

9.自動(dòng)飲水機(jī)己經(jīng)普遍用于車(chē)站、學(xué)校等公共場(chǎng)所，它的簡(jiǎn)化電路圖如圖所示，電熱絲電阻分別為

Ri、R2,請(qǐng)根據(jù)下表中說(shuō)明書(shū)提供的信息計(jì)算(水的密度p水=lxlO3kg/m3)

飲水機(jī)參數(shù)

熱水溫度>90℃

熱膽容積2L

額定功率1000W

保溫功率40W

額定電壓220V

頻率50Hz

(1)如果飲水機(jī)處在“加熱”狀態(tài)正常工作時(shí)，電熱絲所產(chǎn)生的熱量有80%被水吸收，飲水機(jī)的熱

膽裝滿(mǎn)水，水溫由2()℃加熱到9()℃,需用多長(zhǎng)時(shí)間？

(2)開(kāi)關(guān)Si斷開(kāi)時(shí)，飲水機(jī)處于什么狀態(tài)

(3)電阻絲Ri和R2的阻值分別是多少？

10.如圖是我們家庭用的一種電熱飲水機(jī)的簡(jiǎn)化電路圖，其參數(shù)如下表，Ri>R?是發(fā)熱電阻絲.

型號(hào)：YSJ-66

額定電壓220V

加熱功率1100W

保溫功率44W

水箱容積5L

頻率50Hz

(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4.2X103J/(kg「C),求：水需要吸收的熱量是多少？燒開(kāi)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)，氐的電阻值是多大？

S2

RiR2

S1

o220Vo1I

11.一電熱水器的技術(shù)參數(shù)如下表，該電熱水器儲(chǔ)滿(mǎn)20℃的水，把水加熱至設(shè)定溫度需要70min。

求:

額定電壓額定功率儲(chǔ)水量設(shè)定溫度

220V1500W60kg40℃

(1)水吸收的熱量；

(2)電熱絲放出的熱量;

(3)電熱水器的效率。

12.小麗家新買(mǎi)了一臺(tái)電熱水器，下表是該熱水器的一些技術(shù)參數(shù).現(xiàn)將水箱中裝滿(mǎn)水，通電后正

常工作40min,水溫從25℃上升到45℃,在此過(guò)程中，［已知水的比熱容為4.2X1(W/(kg.。。)］求：

型號(hào)FED—H50額定電壓220V

最大水量50kg額定功率2000W

(1)熱水器中電熱絲在正常工作時(shí)的電阻值：

(2)水吸收的熱量：

(3)在額定電壓下，要放出這些熱量，電熱水壺工作的時(shí)間.

13.電磁爐是新一代智能灶具，它以安全、衛(wèi)生、高效和節(jié)能著稱(chēng)，在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，一只

1500W的電磁爐正常工作時(shí),將1kg20c的水加熱到剛沸騰需要4min.c*=4.2xlO3J/(kg?C).

(1)此過(guò)程中水吸收多少熱量？

(2)此過(guò)程中電流做功多少J?

(3)在上述給水加熱的過(guò)程中電磁爐的效率約為多大？

14.愛(ài)好科學(xué)的小明同學(xué)找來(lái)了一種電熱飲水機(jī).如圖：甲是飲水機(jī)的簡(jiǎn)化示意圖，S是溫控開(kāi)關(guān)，

當(dāng)S、Si都閉合時(shí)為加熱狀態(tài)，S斷開(kāi)、Si閉合為保溫狀態(tài).圖乙是飲水機(jī)的銘牌參數(shù).請(qǐng)你幫他求

出：

①初溫為20℃的一滿(mǎn)箱水，用此飲水機(jī)將水加熱到90℃需要吸收的熱量是多少？[C，K=4.2X103J/

(kg「C)]

②電阻絲R2的阻值多大？

③在正常加熱狀態(tài)工作下，加熱5min需要消耗的電能是多少J?

15.如圖所示，燒瓶中裝有0.4kg煤油，電阻絲的阻值為10C,閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，

當(dāng)電流表的示數(shù)為2A時(shí)通電7min,煤油的溫度由20℃升高到30V,(c?=2.1xl03J/(kg.r))

(2)電阻絲加熱煤油的效率。

16.如圖是某電熱鍋內(nèi)部簡(jiǎn)化電路圖，電源電壓恒為220V,Ri、R?是電熱絲，氐的阻值為55C。開(kāi)

關(guān)S、Si同時(shí)閉合時(shí)是高溫?fù)?，只閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)是低溫?fù)?，低溫?fù)豕β蕿?40W。試求:

(1)低溫?fù)豕ぷ鲿r(shí)的電流是多少？

(2)R2的阻值是多少？

(3)高溫?fù)豕ぷ?min,消耗的電能是多少？

答案解析部分

L【答案】(1)解：閉合開(kāi)關(guān)S,斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，，根據(jù)p=^!,此時(shí)為低溫檔，閉合開(kāi)關(guān)S和S”

R

此時(shí)為高溫檔，無(wú)論是低溫檔還是高溫檔，加在電阻Ri兩端的電壓相等，則通過(guò)Ri的電流為匕=

0低_2201V_LA

~U~~2207一

答：通過(guò)Ri的電流為1A；

(2)解：高溫檔時(shí)，Ri和R2并聯(lián)，由于并聯(lián)電路各支路獨(dú)立工作，互不影響，則R2的功率為P尸P

舟-P假=88OW-22()W=66OW

高溫檔工作lOmin,R2消耗的電能為W=Pit=660Wx600s=3.96xl05j

答：高溫檔工作lOmin,R2消耗的電能為3.96xlO5j；

(3)解：由題意知，電阻Ri電阻不變，則Ri的功率不變?yōu)?20W,只將高溫檔功率提升25%,提

升的功率為P2=(l+25%)P,；,1=1.25X880W=1100W

則替換的電阻R2的功率為PR2=P2-P低=1100W-220W=880W

則替換的電阻R2的電阻為^21小嚼窩=55。

答：若只將高溫檔功率提升25%,請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明應(yīng)更換電阻R2,更換后的阻值為55C。

2.【答案】(1)解:水的質(zhì)量為m=p水V水=1.0xl03kg/m3xl20xl0-3m3=i20kg

水吸收的熱量為Q*c*m(t-to)=4.2x1(pj/(kg.℃)x120kgx(120℃-20℃)=5.04x107J

答:水箱中水吸收的熱量是5.04xl07j.

(2)解：消耗的電能為W=Pt=20xl03Wx50x60s=6xl()7j

答：消毒一次，消毒柜消耗的電能是6X107J；

(3)解：效率為『期=504x1”=84%

TF6X10J

答：該消毒柜的電加熱效率是84%。

3.【答案】(1)解：電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)所做的功：Wa=UIt=12Vx3Ax2x60s=4320J

答：電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)所做的功為4320J

(2)解：這臺(tái)電動(dòng)機(jī)2min內(nèi)產(chǎn)生的熱量：

Q=FRt=(3A)2X0.4QX2X60S=432J

答：電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)的線圈產(chǎn)生的熱量為3888J

(3)解：電動(dòng)機(jī)提供的機(jī)械能：Wlfl=Ws-Q=4320J-432J=3888J,

w

這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的效率：n=瞽X1OO%=碧黑X100%=90%

VV尚T'DZ.UJ

答：該電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率是90%

4.【答案】（1）解：電源兩端電壓始終不變，開(kāi)關(guān)So斷開(kāi)時(shí)，只有R2接入電路，總電阻大于So閉合

時(shí)時(shí)，根據(jù)P2=/可知,

該該狀態(tài)下屬于保溫狀態(tài)。

K2

（2）解：P網(wǎng)=44W,P聯(lián)=400W,因?yàn)殡姛犸嬎畽C(jī)處于加熱時(shí)兩電阻并聯(lián)，、

根據(jù)P尸?可知

加熱時(shí)并聯(lián)P&=PM+PI，所以Pi=P&-P保溫=360W,

K1

R1W34.4Q

U

（3）解：P加熱=400W,所以加熱時(shí)總電阻根據(jù)R加熱息=p-=1210,所以當(dāng)電壓為200V時(shí)：

加熱

2IJ22

根據(jù)P=號(hào)得：P后=<220.=330.6”，水的總質(zhì)量m=pV=2kg,

則水吸收熱量應(yīng)為Q=cm2kt=4.2xl03j/（kg?C）x2kgx60℃=5.04xl05J，

需要消耗的能量w=.=6.3X105/

w

加熱時(shí)間t=『儀1905.6s

實(shí)

5.【答案】（1）解：當(dāng)開(kāi)關(guān)，、S2閉合，滑片P置于b端時(shí)，電路為L(zhǎng)和Ri的并聯(lián)電路，小燈泡正

常發(fā)光，可知電源電壓為3V。

答：電源的電壓是3V；

（2）解：燈泡正常發(fā)光的電流是〃=萼=與%=0.54

LU3V

通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流是a=/一九=0.8/1-0.5A=0.3A

滑動(dòng)變阻器的最大阻值％=為=惡=10。

答：滑動(dòng)變阻器的最大阻值是10Q

（3）解：當(dāng)開(kāi)關(guān)Si閉合、S2斷開(kāi)，滑片P置于a端時(shí)，電路為Ri和R2的串聯(lián)電路，此時(shí)Ri兩端

的電壓Ui=//?!=0.1Ax100=IV

R?兩端的電壓U2=U-U1=3V-1V=2V

此時(shí)R2的電功率P2=U21'=2VxOAA=0.21V

答：當(dāng)開(kāi)關(guān)Si閉合、S2斷開(kāi)，滑片P置于a端時(shí)，R2的電功率是0.2W。

6.【答案】（1）解：當(dāng)S接到2時(shí)，只有Ri在工作，電路的總電阻最小，由p=（可知電功率最

大，電路為高溫?fù)?，Ri的阻值R產(chǎn)圻=鐲帶-=55￡1

高

答：Ri電熱絲的阻值是55Q；

(2)解：水吸收的熱量Q?=cmAt=4.2x103J/(kg-℃)x2kgx(70℃-60℃)=8.4x104]

答：此過(guò)程中水吸收的熱量是8.4X104J；

(3)解：高溫?fù)豕ぷ鲿r(shí)消耗的電能W*,=P廟t.=880Wx2x60s=1.056xl()5j

低溫?fù)豕ぷ鲿r(shí)消耗的電能W優(yōu)=P低t抵=250WX8X60S=1.2X105J

W?<W/

故高溫?fù)醺?jié)能。

答：使用高溫?fù)醺?jié)能。

7.【答案】(1)解：由P=素可得，這個(gè)電飯鍋消耗的電能：

W=Pti=l()()()Wx16x60s=9.6xlO5J

答：這個(gè)電飯鍋消耗的電能是9.6xl05j

(2)解：電飯鍋內(nèi)水的體積：

V=2.5L=2.5xlO_3m\

由p=個(gè)可得，電飯鍋內(nèi)水的質(zhì)量：

m=pV=1.0xl03kg/m3x2.5x10-31,13=2.5kg,

1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100C,則水吸收的熱量：

Q“*=cm(t-to)=4.2xlO3J/(kg-℃)x2.5kgx(100℃-20℃)=8.4xlO5J,

則電飯鍋在這次燒水時(shí)的效率：

n=xl00%=xl00%=87.5%

~W9.6x107

答：電飯鍋在這次燒水時(shí)的效率是87.5%

(3)解：由題意可知，天然氣完全燃燒釋放的熱量：

Q?=W=9.6xlO5J,

由Q?=Vq可得，完全燃燒的天然氣體積：

V，=蹦=9嗎。，=24xl0-2m3

q4x10j/m3

答：這些電能相當(dāng)于完全燃燒2.4xl()-2m3的天然氣

22

8.【答案】(1)解：加熱時(shí)Ri的功率p=5=(馬吧=440〃

11UJ2

保溫時(shí)，%的功率=P-PX=500U/-440W/=60W

由P=UI得I=0=毀^a0.274

答：保溫時(shí)，通過(guò)電阻7?2的電流是027A。

(2)解：水的體積V次=0.5L=0.5dm3=0.5x10-37n3

33-33

水的質(zhì)量嗎5t=p科水=1.0x10/c5/mx0.5x10m=0.5kg

水吸收的熱量Q吸=c/n△t=4.2x103J/(kg-℃)x0.5kgx80℃=1.68x10sJ

答：蒸蛋過(guò)程中水吸收1.68x1。5/熱量。

(3)解：蒸蛋過(guò)程消耗的電能皿=*=嚼*=2,1x105；

蒸熟雞蛋所用時(shí)間t=叱=2W也

P500W8

答：蒸熟雞蛋共用420s。

9【答案】解：(1)由p專(zhuān)得,熱膽內(nèi)水的質(zhì)量:m=pV=1.0xl()3kg/m3x2xl03m3=2kg由題意得，

r)W=Q吸即r|Pt=cm(t2-ti)則t=cm^24.2*103〃(的.。0乂2的、(90。。-20。0=735s.(2)當(dāng)開(kāi)

"80%xl000lV

關(guān)斷開(kāi)時(shí)，兩電阻串聯(lián)，由P=UI=(得，此時(shí)總電阻較大，電功率較小，為保溫狀態(tài)；(3)當(dāng)開(kāi)關(guān)

閉合時(shí)，Ri被短路，此時(shí)處于加熱狀態(tài)，由P=UI=U得，R2=——=(22°評(píng))=48.4。；Si斷開(kāi)

RP加熱而麗

2U22

時(shí);飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)，兩電阻串聯(lián)，由P=UI與L得，Rs=------=(220V)=121OQ；則R尸R.a

RP侯；e40W

-R2=1210Q-48.4￡2=1161.6￡2.答：(1)水溫由20℃加熱到90℃,需用735s；(2)保溫；(3)電阻

絲Ri和R2的阻值分別是：1161.6。、48.4Q.

10.【答案】解：

(1)水吸收的熱量為：

Qwa=c，km木(t-to)=4.2x103J/(kg?℃)x0.4kgx(100℃-25℃)=1.26xlO5J；

由Q*，=nW可得，消耗的電能：

W,“=Q吸」.26X1()5J=L4X]()5J：

T]90%

(2)由電路圖可知，開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)時(shí)兩電阻串聯(lián)，電路電阻較大，開(kāi)關(guān)S2閉合時(shí)，只有電阻R2接入

,,2

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=L可知，電阻越大，電路功率

P

越小，電阻越小，飲水機(jī)功率越大，因此當(dāng)開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)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(kāi)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).

加熱時(shí)R2=M(220V)2=440

P加熱uoow

保溫時(shí)R總丁Mm(220V)」=iiooc,

P保溫曲w

則Ri=R&-R2=1100Q-44Q=1056Q.

答：(1)水需要吸收的熱量是L26xl05j；燒開(kāi)這些水消耗1.4X105J電能;

(2)Ri的電阻值是1056Q.

3

11.【答案】(1)解：水吸收的熱量：Q^=cm(t-t0)=4.2x10J/(kg■℃)x60kgx(40-

20)℃=5.04x106J

(2)解：電熱絲放出的熱量：Q^=W=Pt=1500IVx70x60s=6.3x106J

(3)解：電熱水器的效率："===5.04x1富=80%.

Q放6.3x107

22

12?【答案】(1)解：熱水器中電熱絲在正常工作時(shí)的電阻值為：R=《=(220V)=242。；

“P20001V

(2)水吸收的熱量為：Q*cm(t-to)=4.2X103J/(kg-℃)x50kgx(45℃-25℃)=4.2x10”；

(3)解：由題意知，熱水器消耗的電能W=Q圾=4.2xl()6j；

W4.2X106/_

熱水器工作的時(shí)間為:=尸=飛麗'=21in0n0s。

13.【答案】(1)解:因?yàn)樵跇?biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的沸點(diǎn)為100℃,而c=4.2xl03j/(kg*℃),m=lkg,

△t=t-to=lOO℃-20℃=80℃,所以水吸收的熱量為：Q?=cmAt=4.2xlO3J/(kg*℃)

xlkgx80℃=3.36xl05J.

答：此過(guò)程中水吸收的熱量為3.36xl()5j.

(2)解:公式亞=出

W=Pt=1500wx4x60s=3.6x1057

答：此過(guò)程中電流做功3.6xl05j.

(3)〃=gX100%=3.36x1,/*100%=93.3%答：電磁爐的效率約為93.3%

w3.6x107

3

14.【答案】解：①水吸收的熱量：Q?=cm(t-to)=4.2xlOJ/(kg-r)x2kgx(90℃-20℃)

?2

=5.88xl()5j;②S斷開(kāi)、Si閉合為保溫狀態(tài).此時(shí)電路為R2的簡(jiǎn)單電路，已知PM=44W,由P=g