2013年中考物理试题电学压轴题之电力热综合问题
1、(2013日照）随着城市化建设的发展，许多家庭都住进了高楼大厦，小丽家住进新楼后，为了淋浴的方便，购置了一款某型号的电热水器（其铭牌见下表），安装在卫生间的墙上。小丽在使用过程中发现：
（1）注满水的电热水器，在额定电压下连续加热40min，热水器上的温度示数由22℃上升到46.2℃。已知水的比热容为4.2×103J/(kg. ℃),水的密度为1.0×103kg/m3，求此过程中电热水器的热效率。
（2）该热水器在某时间段使用时，20min内产生的热量为2.4×106J，求通过电热水器的电流和它工作的实际电压。
（3）防电墙技术就是在电热水器内部形成永久性电阻，电热水器经防电墙处理后，使人体承受的电压不高于20V，保证异常漏电情况下，接触热水器的人的安全。如图所示，若人体的最大电阻为20MΩ，试求防电墙的电阻。
某型号电热水器 额定电压/V 额定电功率/W 容积/dm 3220 2420 50 商品特征：安全防电墙、防水、防尘、防潮 （1）水箱中水的质量为m=ρV 水箱中的水吸收的热量 Q=cmΔt 水箱中的水在额定电压下连续加热40min消耗的电能为W=Pt 电热水器加热时的热效率为η= Q/W=cmΔt / Pt
η=4.2×103J/(kg. ℃) ×1.0×103kg/m3×50×10-3m3×(46.2℃-22℃)/（2420W×40×60s）=87.5% （2）由P=U2/R得，电热水器的电阻R=U额2/P额=（220V）2/2420W=20Ω
将Q=2.4×106J，R=20Ω，t=20×60s=1200s带入Q=I2Rt 解得通过热水器的电流I= 10A 由U=IR=10A×20Ω=200V （3）在异常漏电的情况下，人体与防电墙串联，电流相等，即：U人/R人=U墙/R墙 U人+ U墙=220V
防电墙的电阻为R墙= U墙R人/U人=（220V-20V）×20MΩ/20V=200MΩ 说明：最后一问网上的答案有误。
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2、(2013包头）如图14所示，是某种电热饮水机的简化电路示意图。它有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S0自动控制），阅读该饮水机说明书可知：热水箱容积2L，额定电压220V，加热时的功率400W，保温时的功率40W。求：试问：
⑴饮水机处于保温状态时温控开关S0应处于什么状态？ ⑵R1和R2的电阻值各是多大？
⑶在用电高峰期，该饮水机的实际工作电压只有200V，加热效率为80%，若将装满水箱
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的水从20℃加热至100℃，需要多长时间？（C水=4.2×10J/（kg·m），ρ水＝1.0×103kg/m3，忽略温度对电阻的影响） 解：⑴ S0是断开状态。
U22202U2⑵ ?P ?R1＝＝?＝121? 加＝R1P加400U2U22202 ?P ?R2＝－R1＝?－121?＝1089? 保＝R1?R2P保40⑶ 设加热时间为t，则有
P峰t80%?Q吸
U/2 t80%?c水m水?t水
R1U/2 t80%?c水?水V水?t水
R1c水?水V水?t水R1U/280%4.2?103?1.0?103?2?10?3??100?20??121s ?2200?80%?2541st?
3、（2013呼和浩特）如图所示，直流电动机通过电流做功提升重物，但在电能转化成机械能的过程中，有部分电能变成内能。已知线圈电阻1.5Ω，电动机正常工作时，通过线圈电流2A，物体质量540g，以1Om/s匀速上升，不计绳的重力和一切摩擦。物体上升20s的过程中。求：(l)电压表
读数；(2)电流通过线圈产生的热量；(3)提升物体的有用功；(4)电动机工作效率。
（1）电压表测的是电动机的电压，电动机不是纯电阻，欧姆定律不适用。 P热=I2R=(2A)2×1.5Ω=6W P机械=Fv=mgv=0.54kg×10N/kg×10m/s=54W P总=P热+P机械=6W+54W=60W 电动机的电压U=P总/I=60W/2A=30V
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（2）电流通过线圈产生的热量Q=I2Rt=(2A)2×1.5Ω×20s=120J
（3）提升物体的有用功W有用=mgh=mgvt=0.54kg×10N/kg×10m/s×20s=1080J （4）提升物体的总功W总=P总t=60W×20s=1200J 电动机工作效率η=W有用/W总=1080J/1200J=90%
4、（2013滨州）某中学学生公寓新安装了即热式电热水器，解决了学生日常饮水需要。图表为该电热水器的部分技术参数。 （1）该电热水器正常工作时的电流是多少安培？
（2）该电热水器贮满初温为20℃的水后，在一标准大气压下将其烧开，则在此过程中该电热水器消耗的电能是多少焦耳？（假设电能全部转化为内能,c水=4.2×103J/(kg·℃)）
(3)忽略温度对电热水器电阻的影响，若在实际电压为210V的工作环境下，该电热水器的实际功率是多少瓦特？
(1)该电热水器正常工作时的电流I=P额/U额=9680W/220V=44A (2) 热水器贮满水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×50×10－3m3=50kg Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg·℃)×50kg×(100℃－20℃)=1.68×107 J 因为电能全部转化为内能，所以消耗电能W=Q=1.68×107 J
(3)R=U额2/P额=(220V)2/9680W=5Ω，忽略温度对电热水器电阻的影响 P实=U实2/R=(210V)2/5Ω=8820W
5、（2013德州）根据能量守恒定律，瑞士大学学生设计了一款灯壶合的“水壶台灯”，如图所示，“水壶台灯”是由玻璃壶、圆形底座和白炽灯组成．白炽灯与壶形灯罩下方的凹槽正好吻合（灯泡不直接与水接触），可将发光时所产生的热能用于茶水保温．白炽灯标有100W字样，求：
（1）该台灯正常工作半小时时所消耗的电能；
（2）若上述电能的91%转化为内能，可将多少千克初温为40℃的茶水加热至90℃．【C茶水
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=4.2×10（J/kg?℃）]．
（1）100W灯正常发光0.5h消耗的电能： W=Pt=0.1kW×0.5h=0.05kW?h=1.8×105J；
（2）由题知，Q吸=W电×91%=1.8×105J×91%=1.638×105J， ∵Q吸=cm△t，
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即：1.638×105J=4.2×103（J/kg?℃）×m×（90℃﹣40℃） ∴m=0.78kg．
6、（2013咸宁）如图23所示是某型号的电动巡逻车。已知该电动巡逻车运动时所受的阻
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力为人和车总重的0.04倍，某次巡逻时人和车总质量为1.0×10kg, 在水平路面上以15Km/h的速度匀速行驶了20min。（g取10N/Kg）求：
⑴巡逻车通过的路程是__________km；
⑵巡逻车在水平路面上匀速行驶时受到的牵引力是__________N； ⑶若电动机把80%的电能用来牵引巡逻车克服阻力做功，则此次巡逻电动机消耗了多少电能？
图23 解：⑴5
⑵400
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⑶牵引力做的功W=Fs=400N×5×10m=2×10J
W机2?106J6
= 电动机消耗的电能W电==2.5×10J ?80%
7、（2013台州）有一种电子秤的原理如图，它主要由三部分构成．踏板和压力杠杆ABO ，压力传感器R （电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻），显示重力大小的仪表（实质是电流表）。其中AO 长20 厘米，BO 长5 厘米，压力传感器R 的阻值与所受压力的关系如下表所示。 压力F/牛 0 50 100 150 200 250 300 … 21 18 15 12 … 电阻R/欧 30 27 24
踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计，电源电压为6 伏． (1)重300 牛的学生站在踏板上时，双脚与踏板的接触面积为0.04 2
米 ，此时对踏板的压强为多少帕？ (2)电子秤开机后，没有秤量物体时压力传感器R 消耗的电功率为多少瓦？
(3)当重300牛的学生站在踏板上时，通过压力传感器R 的电流为________________ 安。（答案保留两位小数）
(4)电子秤的电池使用较长时间后，电源电压会降低，为了保证秤量准确，则踏板触点B 应向________________ 方向移动。
(1)P=F/S=G/S=300N/0.04m2=7.5×103Pa
(2)没有秤量物体时压力传感器R受到的压力为0，查表得R=30Ω 压力传感器R 消耗的电功率P=U2/R=(6V)2/30Ω=1.2W
(3)当重300牛的学生站在踏板上时,设B处压力为FB，A处压力为FA 由杠杆平衡条件有FAlA=FBlB ,FA×0.2m=300N×0.05m ，解得FA=75N
观察表中数据，发现电阻随压力的增大而均匀减小，压力每增大50N，电阻减小3欧，由此可推出此时R=25.5Ω.
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此时电流I=U/R=6V/25.5Ω=0.24A
(4)电池使用较长时间后，电源电压会降低,电流表示数会减小，测得的质量偏小。 为了保证秤量准确，应增大电流表示数，这时应通过减小R的阻值，而减小R的阻值可通过增大压力来完成，由杠杆平衡条件可判断出应增大lB，即踏板触点B 应向左（或A）方向移动。
8、（2013?衡阳）如图所示的装置很有创意﹣﹣它将比较耗水的洗衣机和同样耗水但不太讲究水质的马桶连在一起：上部是洗衣机（有关技术参数见铭牌），下部是马桶，中间设有储水箱．洗衣机还设有加热功能，（铭牌上水的加热功率已模糊），洗涤前先将水加热到适宜温度，可以提高洗涤效果．
（1）请问这种设计的优点：______________________．（请至少说出一个观点） （2）求洗衣机脱水时的正常工作电流． （3）某次洗衣时，首次进水量为20kg，加热时电能的80%转化为水的内能，正常加热14min水的温度升高10℃就达到设定要求，由于洗衣机铭牌上的加热功率模糊，求：①水吸收的热量，②洗衣机的加热功率[c水=4.2×103J/（kg?℃）]．
（1）这种设计的优点之一：用洗衣水用来冲厕可以节水； （2）∵P=UI，
∴洗衣机脱水时的正常工作电流： I==
=
=1.5A；
（3）水吸收的热量：
Q吸=cm△t
=4.2×103J/（kg?℃）×20kg×10℃=8.4×105J， 由题知，Q吸=W×80%， 加热水消耗的电能： W=
=
=1.05×106J，
洗衣机的加热功率： P==
=1250W．
答：（1）这种设计的优点：用洗衣水用来冲厕可以节水； （2）洗衣机脱水时的正常工作电流为1.5A；
（3）①水吸收的热量为8.4×105J，②洗衣机的加热功率为1250W．
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2013年中考物理试题分类汇编-电学压轴题之电力热综合
