電熱綜合計算中考題解析

初中物理教研核心團隊

[ 原題呈現(xiàn)]

例（2020·本溪、鐵嶺、遼陽·第27題）圖1是一款家用電熱水器的簡化電路圖，它有高溫和低溫兩個擋位，高溫擋功率為3 300 W。R1、R2均為加熱電阻絲，R1的阻值為55 Ω。[c水=4.2 × 103 J/（kg·℃）]

求：（1）低溫擋時通過R1的電流。

（2）R2的阻值。

（3）如果不計熱量損失，用高溫擋把50 kg的水，從27 ℃加熱到60 ℃，需要的時間。

[考點分析]

本題考查了多擋位電路的識別、歐姆定律、電功率、焦耳定律、電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能以及熱傳遞過程中物體吸熱的計算，考查同學們的分析綜合能力。

[試題解析]

（1）由電路圖可知，開關S接a時R1與R2并聯(lián)，開關S接b時電路為R1單獨連入的簡單電路，比較兩種情況下總電阻的關系，根據(jù)P = UI = U2/R可知，電路的總電阻越小，總功率越大，因此開關S接a時電熱水器處于高溫擋，S接b時電熱水器處于低溫擋，此時只有R1連入，根據(jù)歐姆定律可求出通過R1的電流;（2）開關S接a時，R1與R2并聯(lián)，電熱水器處于高溫擋，可先求出此時R1的功率，再由總功率和R1的功率求出R2的功率，再求出R2的電阻;（3）知道水的質(zhì)量和比熱容以及初溫、末溫，根據(jù)Q吸= cm（t - t0）求出水吸收的熱量，不計熱量損失時，消耗的電能等于水吸收的熱量，則根據(jù)P = W/t即可求出需要的加熱時間。

[方法歸納]

電熱綜合計算是中考經(jīng)常出現(xiàn)的計算題，解決這類問題通常采用拆解的方法，一般將問題拆解為三部分：

（1）解決電路的問題：通常需要看懂電路的不同擋位，由于改變電路連接方式后電源電壓不變，因此電阻小的連接情況對應高溫擋，電阻大的連接情況對應低溫擋。

（2）熱量計算的問題：注意已知中的一些條件，如已知液體的質(zhì)量還是體積;溫度是“升高”還是“升高到”。

（3）消耗的電能W與熱傳遞過程的吸熱Q吸的關系：可能Q吸 = W，也可能Q吸 = W × [η]。

[拓展訓練]

1. 某品牌電熱水壺上標有“220 V? 1 400 W”的字樣，小明發(fā)現(xiàn)燒水過程中電熱水壺的發(fā)熱體部分很快變熱，但連接的導線卻不怎么熱，這是因為導線的電阻比發(fā)熱體的電阻——。在額定電壓下，電熱水壺燒水3 min，這段時間內(nèi)電熱水壺發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量是—— J。若發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量全部被水吸收，能將——kg的水從20 ℃升高到100 ℃。[c水=4.2 × 103 J/（kg·℃）]

2. 如圖2甲是一款新型的三擋（大火、中火和小火）電燒烤爐（額定電壓為220 V），其簡化的電路圖如圖2乙所示，S2為一單刀雙擲開關。已知R1的阻值為88 Ω，R2的阻值為48.4 Ω。求：

（1）電燒烤爐使用中火擋烤肉時的電流及其電功率;

（2）若用大火擋烤肉10 min，電燒烤爐消耗的電能。

3. 小明家的飲水機加熱水槽部分工作原理電路圖如圖3所示，其中S是一個溫控開關，R1為電加熱管，R2為限流電阻。當飲水機處于加熱狀態(tài)時，水被迅速加熱，達到預定溫度時，S自動切換到另一處，使飲水機處于保溫狀態(tài)。請回答下列問題：

（1）A、B是兩種不同顏色的指示燈，如果用紅色表示正在給水加熱，黃色表示保溫，請標明指示燈的顏色，應該是A為 ? ? 色。

（2）若飲水機加熱時加熱管的功率為550 W，而保溫時加熱管的功率為88 W，求電阻R2的阻值。（不考慮溫度對阻值的影響，且不計指示燈的阻值）

（3）加熱水槽儲水1 kg，將其從初溫45 ℃加熱到100 ℃，若不計熱量損失，試計算出加熱需要多少時間？[水的比熱容為4.2 × 103 J/（kg·℃）]

參考答案：

1. 小得多 2.52 × 105 0.75

2. （1）2.5 A 550 W （2）9.3 × 105 J

3. （1）紅 （2）132 Ω （3）420 s