專題09電與熱考點解讀一、方法指導(dǎo)該類題型綜合多種物理知識點，緊密聯(lián)系生活實際，立意于新的物理情景，知識跨度大，綜合性強，難度高，解題過程中，應(yīng)結(jié)合題中條件，聯(lián)系對應(yīng)的物理模型，選擇適當?shù)奈锢碇R分析求解。二、類型解讀通常這種類型的分類是根據(jù)力、電和熱學(xué)之間的結(jié)合分類，常見的分類有力熱綜合(如汽車的運動)、電熱綜合(如電熱器)、電力綜合(電動車)等，這種分類方式并不能較全面的概括這種類型的綜合題，比如題中出現(xiàn)太陽能、潮汐能等能量形式，學(xué)生就不知道如何歸類。而且這種分類方式也不能具體指導(dǎo)學(xué)生如何解答此類綜合題，故本書對初中較復(fù)雜的這類綜合題做如下分類：1、基本公式或基本原理的組合。其中包括力學(xué)基本公式和原理、電學(xué)基本公式、熱學(xué)基本公式等在某個實際應(yīng)用的題干中出現(xiàn)，沒有相關(guān)的聯(lián)系。2、能量轉(zhuǎn)化的效率問題。涉及到機械能、電能、熱能、太陽能、潮汐能等各種能量相互轉(zhuǎn)化的效率，解題關(guān)鍵是弄清什么能轉(zhuǎn)化成什么能，前者即為總能量，后者為有用的能量，基本的效率公式形式是或。只要能根據(jù)能量轉(zhuǎn)換寫出效率公式，然后將力學(xué)、電學(xué)或熱學(xué)基本公式代入即可解題。3、利用圖象或表格進行綜合。此類問題往往利用圖象或者表格數(shù)據(jù)將力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)綜合在一起，常常會和電學(xué)的動態(tài)電路相結(jié)合增加試題的難度。學(xué)生要能在圖象或表格中找到物理量之間的數(shù)量關(guān)系，并且熟練掌握動態(tài)電路分析，才能順利解決這類問題。重點考向考點一：銘牌類1．（2020?呼倫貝爾）如圖甲所示是小明家新購買的電熱水壺，他發(fā)現(xiàn)水壺有一銘牌如圖乙所示。待電熱水壺注滿水后，他關(guān)閉了家中的其他用電器，只讓電熱水壺工作，觀察到家里的電能表（如圖丙所示）的轉(zhuǎn)盤1min轉(zhuǎn)了50圈，能使壺中水的溫度從25℃升高到35℃．請你結(jié)合電熱水壺上的銘牌和電能表實物圖提供的有關(guān)參數(shù)信息，忽略溫度對電阻的影響。求：21 （1）電熱水壺正常工作的電阻；（2）電熱水壺中水的溫度從25℃升高到35℃吸收的熱量；[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]（3）此時電路的實際電壓?！窘馕觥拷猓海?）由P＝得電熱水壺正常工作的電阻：R＝＝＝40Ω；（2）水的體積V＝1L＝1×10﹣3m3，由ρ＝得水的質(zhì)量：m＝ρV＝1×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，水從25℃升高到35℃吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（35℃﹣25℃）＝4.2×104J；（3）3000r/（kW?h）表示每消耗1kW?h的電能，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)3000r，則轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)50r時，電水壺消耗的電能：W＝kW?h＝kW?h，電熱水壺的實際功率：P實＝＝＝1kW＝1000W，由P＝可得電熱水壺兩端的實際電壓：U實＝＝＝200V。答：（1）電熱水壺正常工作的電阻為40Ω；21 （2）電熱水壺中水的溫度從25℃升高到35℃吸收的熱量為4.2×104J；（3）此時電路的實際電壓為200V。2．（2020?寧夏）人類正面臨能源危機，為了找到更節(jié)能的光源，科學(xué)家做了大量的實驗，實驗發(fā)現(xiàn)下表中的LED燈和白熾燈在正常工作時，光照強度相同。請通過計算回答下列問題：（1）LED燈正常發(fā)光時的電流是多大？（2）LED燈正常發(fā)光時的電阻是多大？（3）正常工作10h，使用LED燈比白織燈要節(jié)約多少電能？類型LED燈白熾燈發(fā)光原理二極管發(fā)光鎢絲高溫發(fā)光額定電壓24伏220伏響應(yīng)時間10﹣9秒10﹣3秒額定功率12瓦100瓦【解析】解：（1）該LED燈正常工作時電流：I＝＝＝0.5A；（2）由歐姆定律R＝可得LED燈正常發(fā)光時的電阻：R＝＝＝48Ω；（3）每天正常工作10h，使用一個LED燈比使用一個白熾燈可節(jié)約電能：W＝（P白熾燈﹣PLED）t＝（0.1kW﹣0.012kW）×10h＝0.88kW?h。答：（1）LED燈正常發(fā)光時的電流是0.5A；（2）LED燈正常發(fā)光時的電阻是48Ω；（3）正常工作10h，使用LED燈比白織燈要節(jié)約0.88kW?h的電能。3．（2020?河北）小明家在不遠處施工，臨時用導(dǎo)線將電水壺和電水龍頭（打開幾秒鐘就能流出熱水）接入家中電能表[3000r/（kW?h）]．如圖所示。電水壺的規(guī)格為“220V1210W”，電水龍頭的規(guī)格為“220V2420W”，當電路中單獨使用電水壺燒水時，鋁盤轉(zhuǎn)動110r，用時120s。在電路中單獨使用電水龍頭洗漱時，用了180s。導(dǎo)線、電水壺和電水龍頭的電阻不隨溫度變化。求：（1）電水壺和電水龍頭的電阻；21 （2）導(dǎo)線的電阻；（3）在洗漱時，導(dǎo)線上產(chǎn)生的熱量?！窘馕觥拷猓海?）電水壺的規(guī)格為“220V1210W”，電水龍頭的規(guī)格為“220V2420W”，根據(jù)公式P＝可知：電水壺的電阻為：R壺＝＝＝40Ω；電水龍頭的電阻為：R水龍頭＝＝＝20Ω；（2）當電路中單獨使電電用電水壺燒水時，消耗的電能為：W＝kW?h＝kW?h；此時電路的總功率為：P實＝＝＝1100W；此時電水壺和導(dǎo)線的總電阻為：R總＝＝＝44Ω；由于導(dǎo)線與電水壺串聯(lián)接入電路中，則導(dǎo)線的電阻為：R線＝R總﹣R壺＝44Ω﹣40Ω＝4Ω；（3）電水龍頭和導(dǎo)線的總電阻為：R'＝R線+R水龍頭＝20Ω+4Ω＝24Ω；此時導(dǎo)線和水龍頭的功率為：P'＝＝＝W；根據(jù)公式P＝I2R可知，I2＝；則導(dǎo)線上產(chǎn)生的熱量為：Q＝I2R't＝×4Ω×180s＝60500J。答：（1）電水壺和電水龍頭的電阻分別為40Ω和20Ω；（2）導(dǎo)線的電阻為4Ω；21 （3）在洗漱時，導(dǎo)線上產(chǎn)生的熱量為60500J?？键c二：多檔位計算（并聯(lián)式）4．（2020?濰坊）圖甲是一款紫砂電飯鍋，其簡化電路如圖乙所示，R1、R2是電熱絲，R1的阻值為110Ω，通過單獨或同時閉合S1、S2實現(xiàn)低溫、中溫、高溫三個擋位間的切換，其銘牌如下表所示，求：（1）低溫擋加熱時電流的大??；（2）電熱絲R2的阻值；（3）已知粥的比熱容c粥＝4.0×103J/（kg?℃），將2.2kg的粥用高溫擋從20℃加熱到74℃需要的時間。【解析】解：（1）電熱絲R1的電功率為P1＝＝＝440W，根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知道，只閉合S1時，電路為R1的簡單電路，電飯鍋處于低溫擋，則低溫擋加熱時電流的大小為I1＝＝＝2A。（2）根據(jù)P＝，可知，只閉合S2時，電路為R2的簡單電路，電飯鍋處于中溫擋，根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知道，中溫擋P2＝880W，電熱絲R2的阻值R2＝＝＝55Ω；21 （3）當S1、S2都閉合時，電熱絲R1、R2并聯(lián)，電路總電阻最小，由P＝可知，電飯鍋處于高溫擋，則高溫擋的功率為P＝P1+P2＝440W+880W＝1320W，2.2kg的粥用高溫擋從20℃加熱到74℃吸收的熱量Q＝cm△t＝4.0×103J/（kg?℃）×2.2kg×（74℃﹣20℃）＝475200J，已知加熱效率為80%，則需要消耗的電能為W＝＝＝594000J，由P＝可得，將2.2kg的粥用高溫擋從20℃加熱到74℃需要的時間為t＝＝＝450s。答：（1）低溫擋加熱時電流的大小為2A；（2）電熱絲R2的阻值為55Ω；（3）將2.2kg的粥用高溫擋從20℃加熱到74℃需要的時間為450s。5．（2020?西寧）今年，西寧市奪取了脫貧攻堅的全面勝利，農(nóng)村家庭電器化普及程度越來越高。小明家電熱飲水機的簡化電路圖如圖所示，它有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)，當S2斷開時，飲水機處于保溫狀態(tài)。R1和R2均為用來加熱且阻值不變的電熱絲，飲水機部分參數(shù)如表所示。額定電壓220V額定功率加熱功率2000W保溫功率400W容量2.5L（1）飲水機在加熱狀態(tài)下正常工作，將2kg的水從20℃加熱至100℃，水吸收的熱量是多少？[水的比熱容c＝4.2×103J/（kg?℃）]（2）在（1）問加熱情況下，飲水機正常工作了420s，消耗了多少電能？加熱效率是多少？（3）電熱絲R2的阻值是多少？21 【解析】解：（1）水吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J，（2）由P＝可得，消耗的電能為：W＝P加熱t(yī)＝2000W×420s＝8.4×105J，飲水機加熱的效率為：η＝×100%＝×100%＝80%；（3）當只閉合S1時，只有R1工作，飲水機處于保溫狀態(tài)，當S1、S2同時閉合時，兩電阻并聯(lián)，飲水機處于加熱狀態(tài)，因電路的總功率等于電阻功率之和，所以，R2的電功率：P2＝P加熱﹣P保溫＝2000W﹣400W＝1600W，由P＝UI＝可得，電阻R2的阻值：R2＝＝＝30.25Ω。答：（1）飲水機在加熱狀態(tài)下正常工作，將2kg的水從20℃加熱至100℃，水吸收的熱量是6.72×105J；（2）在（1）問加熱情況下，飲水機正常工作了420s，消耗了8.4×105J的電能，加熱效率是80%；（3）電熱絲R2的阻值是30.25Ω。21 6．（2020?永州）隨著我國經(jīng)濟社會發(fā)展，人們生活更加美好。我國農(nóng)村地區(qū)也產(chǎn)泛使用了多擋位電熱水器，如圖甲為某一款多擋位電熱水器，內(nèi)部簡化電路如圖乙所示。已知U＝220V、R1＝48.4Ω，R2＝60.5Ω、c水＝4.2×103J/（kg?℃），ρ水＝1.0×103kg/m3。（1）當S1斷開、S2閉合時，求電熱水器此擋位的加熱功率；（2）當S1閉合、S2斷開時，將50L水從20℃加熱到40℃用時1.5h，求電熱水器此擋位的加熱效率；（3）如圖乙，調(diào)節(jié)S1、S2用不同擋位給水加熱，使相同質(zhì)量的水升高相同的溫度，求加熱所用的最短時間和最長時間的比值。（設(shè)用不同擋位加熱的效率相同）【解析】解：（1）當S1斷開、S2閉合時，電路為R2的簡單電路，則電熱水器此擋位的加熱功率：P2＝＝＝800W；（2）當S1閉合、S2斷開時，電路為R1的簡單電路，則電熱水器此擋位的加熱功率：P1＝＝＝1000W，由P＝可得，此擋位加熱1.5h消耗的電能：W＝P1t1＝1000W×1.5×3600s＝5.4×106J，加熱水的體積：V＝50L＝50dm3＝0.05m3，由ρ＝可得，加熱水的質(zhì)量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×0.05m3＝50kg，則水吸收的熱量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×50kg×（40℃﹣20℃）＝4.2×106J，電熱水器此擋位的加熱效率：21 η＝×100%＝×100%≈77.8%；（3）由題意可知，不同擋位消耗的電能W相同，當只有R2工作時，加熱功率最小，即P?。絇2＝800W，當R1、R2同時工作時，加熱功率最大，即P大＝P1+P2＝1000W+800W＝1800W，由P＝可得，加熱所用的最短時間和最長時間的比值：＝＝＝＝。答：（1）當S1斷開、S2閉合時，電熱水器此擋位的加熱功率為800W；（2）當S1閉合、S2斷開時，將50L水從20℃加熱到40℃用時1.5h，則電熱水器此擋位的加熱效率為77.8%；（3）如圖乙，調(diào)節(jié)S1、S2用不同擋位給水加熱，使相同質(zhì)量的水升高相同的溫度，則加熱所用的最短時間和最長時間的比值為4：9。考點三：多檔位計算（串聯(lián)短路式）7．（2020?葫蘆島）如圖所示是一款電蒸鍋的簡化電路圖，它具有高溫和低溫兩個擋位。高溫擋加熱功率為2000W。R1、R2均為加熱電阻絲，R2的電阻為72.6Ω。求：（1）電阻R1的阻值是多少？（2）電蒸鍋低溫擋的功率是多少？（3）若不計熱量損失，用電蒸鍋高溫擋將2.5kg水從20℃加熱到100℃，需要多長時間？[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]【解析】解：（1）高溫擋時，為R1的簡單電路，高溫擋加熱功率為2000W，根據(jù)P＝，21 R1＝＝＝24.2Ω；（2）低溫擋時，兩電阻串聯(lián)，由電阻的串聯(lián)，電蒸鍋低溫擋的功率是：P低＝＝＝500W；（3）把2.5kg水從20℃加熱到100℃吸收的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×2.5kg×（100℃﹣20℃）＝8.4×105J，不計熱量損失，消耗的電能：W＝Q吸＝8.4×105J，由P＝可得，需要的加熱時間：t′＝＝＝420s。答：（1）電阻R1的阻值是24.2Ω；（2）電蒸鍋低溫擋的功率是500W；（3）若不計熱量損失，用電蒸鍋高溫擋將2.5kg水從20℃加熱到100℃，需要420s。8．（2020?朝陽）圖甲為小陽家的電熱水瓶，圖乙是其電路原理圖，R1和R2為阻值不變的電熱絲，R1＝44Ω，R2＝1166Ω，S1為溫控開關(guān)，可以實現(xiàn)“加熱”和“保溫”態(tài)的轉(zhuǎn)換。為了測量電熱水瓶的實際電功率，小陽找來了一塊標有“2000revs/（kW?h）”字樣的電能表，在電熱水瓶中加入1L溫度為20℃的水后，把它單獨通過電能表接入家庭電路中，將水加熱到56℃，用了3.5min。小陽根據(jù)電能表的參數(shù)和轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)，計算出電熱水瓶的實際電功率為900W（水的比熱容c水＝4.2×103J/（kg?℃））。求：（1）水吸收的熱量是多少？（2）電熱水瓶正常工作時保溫功率是多少？（3）在給水加熱的過程中，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了多少轉(zhuǎn)？（4）電熱水瓶的加熱效率是多少？21 【解析】解：（1）由ρ＝可得，水的質(zhì)量為：m水＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg；水吸收的熱量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（56℃﹣20℃）＝1.512×105J；（2）當開關(guān)S閉合，S1接a時，電路中只有R1接入電路，此時電路中電阻最小，由P＝可知此時電路消耗的功率最大，則電熱水瓶處于加熱狀態(tài)；當開關(guān)S閉合，S1接b時，電路中R1、R2串聯(lián)，此時電路中電阻最大，電路消耗的功率最小，此時電熱水瓶處于保溫狀態(tài)，則電熱水瓶正常工作時保溫功率為：P保溫＝＝＝＝40W；（3）由P＝可得，電熱水瓶加熱時消耗的電能：W＝P實t＝0.9kW×3.5×h＝0.0525kW?h＝1.89×105J，由W＝可得，在該過程中電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)：n＝W?N＝0.0525kW?h×2000revs/（kW?h）＝105r；（4）電熱水瓶的加熱效率：η＝×100%＝×100%＝80%。答：（1）水吸收的熱量為1.512×105J；（2）電熱水瓶正常工作時保溫功率為40W；（3）在給水加熱的過程中，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了105轉(zhuǎn)；21 （4）電熱水瓶的加熱效率是80%。9．（2020?青島）某家用電熱水壺有加熱和保溫兩檔，內(nèi)部電路簡化示意圖如圖甲所示，其中R1和R2均為阻值不變的發(fā)熱電阻。某次使用該電熱水壺燒水過程中，消耗的電功率隨時間變化的圖象如圖乙所示。求：（1）該電熱水壺加熱和保溫時的電流之比；（2）電阻R2的阻值；（3）給1.2kg的水加熱，使水溫從20℃升至80℃，熱水壺的工作效率為90%，需要多長加熱時間?！窘馕觥拷猓海?）由圖乙知，加熱功率為P1＝1600W，保溫功率為P2＝400W，根據(jù)P＝UI，在電壓不變時，功率與電流與正比，該電熱水壺加熱和保溫時的電流之比為：1600W：400W＝4：1；（2）當開關(guān)S接1時，為R1的簡單電路；當開關(guān)S接2時，兩電阻串聯(lián)，由串聯(lián)電路總電阻大于其中任一分電阻，根據(jù)P＝可知，S接2時總功率最小，此時為保溫擋，則S接1時為加熱檔，加熱狀態(tài)時電路中的電阻：R1＝＝＝30.25Ω；保溫時電路的總電阻為：R串聯(lián)＝＝＝121Ω；由串聯(lián)電阻的規(guī)律可得R2的阻值：R2＝R串聯(lián)﹣R1＝121Ω﹣30.25Ω＝90.75Ω；（3）水溫從20℃升至80℃需要吸收的熱量：Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1.2kg×（80℃﹣20℃）＝3.024×105J；21 加熱時熱水壺的工作效率為90%，即η＝＝，需要的加熱時間：t＝＝＝210s。答：（1）該電熱水壺加熱和保溫時的電流之比為4：1；（2）電阻R2的阻值為90.75Ω；（3）給1.2kg的水加熱，使水溫從20℃升至80℃，熱水壺的工作效率為90%，需要210s?？键c四：多檔位（單刀雙擲開關(guān)）10．（2020?孝感）如圖甲所示為便攜式可折疊電熱壺，額定電壓為220V．電熱壺具有加熱、保溫兩檔，保溫擋的額定功率為110W，內(nèi)部簡化電路如圖乙所示，當雙觸點開關(guān)接觸1和2時為關(guān)閉狀態(tài)，接觸2和3時為保溫擋，接觸3和4時為加熱檔。R1、R2是兩個阻值不變的發(fā)熱元件，R2＝48.4Ω，現(xiàn)將電熱壺接到220V的家庭電路中，求：（1）R1的阻值；（2）加熱檔的電功率；（3）若電熱壺內(nèi)裝有0.5kg的水，現(xiàn)用加熱檔使水從25℃升高到100℃，加熱效率為63%，則需要工作多少秒（c水＝4.2×103J/（kg?℃），結(jié)果保留一位小數(shù)）。【解析】解：（1）由電路圖可知，雙觸點開關(guān)連接觸點2和3時，電路為R1的簡單電路，為保溫狀態(tài)，根據(jù)P＝知R1的阻值：R1＝＝＝440Ω；（2）雙觸點開關(guān)連接觸點3和4時，R1與R2并聯(lián)，為加熱狀態(tài)，21 則加熱時電阻R2的功率：P2＝＝＝1000W，加熱檔的電功率為：P加熱＝P1+P2＝110W+1000W＝1110W；（3）用加熱檔把0.5kg的水從25℃升高到100℃，水所吸收的熱量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×0.5kg×（100℃﹣25℃）＝1.575×105J；由η＝×100%得消耗的電能為：W＝＝＝2.5×105J，根據(jù)P＝知需要工作的時間為：t＝＝≈225.3s。答：（1）R1的阻值為440Ω；（2）加熱檔的電功率為1110W；（3）若電熱壺內(nèi)裝有0.5kg的水，現(xiàn)用加熱檔使水從25℃升高到100℃，加熱效率為63%，則需要工作225.3秒。11．（2020?山亭區(qū)二模）某款家用蒸汽掛燙機（圖甲）的工作電路原理如圖乙所示，R1、R2為電阻值相同的發(fā)熱電阻，1、2、3、4為觸點，S2為旋轉(zhuǎn)開關(guān)，實現(xiàn)低檔、高檔的轉(zhuǎn)換，其高檔時的額定功率為1000W，使用時，水箱中部分水通過進水閥門進入電熱杯受熱至沸騰，產(chǎn)生的水蒸氣通過蒸汽軟管從蒸汽噴頭噴出，從而熨燙衣服。請解答：（1）用來制作蒸汽軟管的材料應(yīng)具有什么樣的物理特點或性質(zhì)？請寫出一點。（2）求發(fā)熱電阻R1的阻值。（3）將電熱杯內(nèi)0.3kg、20℃的水加熱到100℃需要的最短時間是多少？[設(shè)無熱損失，c水＝4.2×103J/（kg?℃）21 【解析】解：（1）因為蒸汽掛燙機要利用熱的水蒸氣工作，所以所用蒸汽軟管的材料需要具有耐高溫、柔韌性好、質(zhì)量小的特點；（2）當掛燙機處于高溫擋位時，總功率最大，由P＝可知，此時總電阻最小，則此時兩個電阻應(yīng)并聯(lián)，已知R1＝R2，且并聯(lián)時各支路兩端的電壓相等，由P＝可知兩個電阻消耗的功率相等，即P1＝P2，所以高溫擋的加熱功率P＝P1+P2＝2P1，則P1＝P＝×1000W＝500W，由P＝可得，發(fā)熱電阻R1的阻值為：R1＝＝＝96.8Ω；（3）水吸收的熱量為：Q＝c水m△t＝4.2×103J/（kg?℃）×0.3kg×（100℃﹣20℃）＝1.008×105J，設(shè)無熱損失，則消耗的電能W＝Q＝1.008×105J，由W＝Pt可得，加熱需要的最短時間：t＝＝＝100.8s。答：（1）耐高溫，柔韌性好；（2）發(fā)熱電阻R1的阻值96.8Ω；（3）需要的最短時間是100.8s?？键c五：多檔位（多檔式）21 12．（2020?河池）某品牌家用電熱水器的簡化電路如圖所示，熱水器有快加熱、慢加熱和保溫三個工作狀態(tài)。熱水器內(nèi)裝有40kg的水，慢加熱額定功率為1210W，保溫額定功率為605W，R1、R2均為加熱電阻（溫度對電阻的影響忽略不計）。[水的比熱c＝4.2×103J/（kg?℃）]求：（1）熱水器把水從20℃加熱到70℃時，水吸收的熱量是多少J？（2）開關(guān)S1閉合，S2接b點時，電熱水器處于慢加熱工作狀態(tài)，電阻R1的阻值是多少Ω？（3）電熱水器在快加熱工作狀態(tài)下正常工作，要產(chǎn)生2.42×106J的熱量，需要多少s？【解析】解：（1）水需要吸收的熱量：Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×40kg×（70℃﹣20℃）＝8.4×106J；（2）開關(guān)S1閉合、S2接b時，電路為R1的簡單電路，電熱水器處于慢加熱擋，由P＝可得，電阻R1的阻值：R1＝＝＝40Ω；（3）開關(guān)S1斷開、S2接b時，R1與R2串聯(lián)，電路中電阻最大，總功率最小，電熱水器處于保溫擋，此時電路的總電阻：R串＝＝＝80Ω，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，R2的阻值：R2＝R串﹣R1＝80Ω﹣40Ω＝40Ω；開關(guān)S1閉合、S2接a時，R1與R2并聯(lián)，電路中電阻最小，總功率最大，電熱水器處于快加熱擋；由電阻的并聯(lián)可得：＝+，即＝+，解得R并＝20Ω，21 則快加熱功率：P快加熱＝＝＝2420W，由P＝可得，用快加熱所用的時間為：t快＝＝＝1000s。答：（1）熱水器把水從20℃加熱到70℃時，水吸收的熱量是8.4×106J；（2）開關(guān)S1閉合，S2接b點時，電熱水器處于慢加熱工作狀態(tài)，電阻R1的阻值是40Ω；（3）電熱水器在快加熱工作狀態(tài)下正常工作，要產(chǎn)生2.42×106J的熱量，需要1000s。13．（2019?撫順）如圖甲所示是一款加熱杯，可以通過控制開關(guān)實現(xiàn)高、中、低三檔加熱，其簡化電路圖如圖乙所示。R1、R2、R3均為電熱絲，已知R1＝176Ω加熱杯的部分參數(shù)如表。求：c水＝4.2×103J/（kg?℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]（1）R2的阻值是多少？（2）加熱杯的低溫擋功率是多少？（3）若不計熱量損失，加熱杯使用高溫擋加熱，使1L水從12℃升高到100℃，需要多長時間？額定電壓220V高溫擋功率1100W中溫擋功率440W低溫擋功率容量1L【解析】解：（1）當S接高溫擋觸點時，電路為R3的簡單電路，21 由P＝UI＝可得，R3的阻值：R3＝＝＝44Ω，當S接中溫擋觸點時，R2、R3串聯(lián)，則此時電路中的總電阻：R總＝＝＝110Ω，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，R2的阻值：R2＝R總﹣R3＝110Ω﹣44Ω＝66Ω；（2）當S接低溫擋觸點時，R1、R3串聯(lián)，則加熱杯的低溫擋功率：P低＝＝＝220W；（3）滿壺水的體積：V＝1L＝1dm3＝1×10﹣3m3，由ρ＝可得，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﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（100℃﹣12℃）＝3.696×105J，不計熱量損失時，消耗的電能：W＝Q吸＝3.696×105J，由P＝可得，需要的加熱時間：t′＝＝＝336s。答：（1）R2的阻值是66Ω；（2）加熱杯的低溫擋功率是220W；（3）若不計熱量損失，加熱杯使用高溫擋加熱，使1L水從12℃升高到100℃，需要336s。考點六：敏感電阻類14．（2019?重慶）圖甲的儲水容器底有質(zhì)量0.5kg，底面積100cm221 的長方體浮桶，桶上端通過輕質(zhì)彈簧與緊貼力敏電阻的輕質(zhì)絕緣片A相連，距容器底0.4m處的側(cè)壁有排水雙控閥門?？刂齐娐啡鐖D乙所示，其電源電壓U＝12V，R0＝10Ω，當電流表示數(shù)為0.6A，且桶底升至閥門所處高度時，閥門才感應(yīng)排水。力敏電阻R與它所受壓力F的對應(yīng)關(guān)系如下表所示（彈簧均在彈性限度內(nèi)）。求：壓力F/N24……1215電阻R/Ω11070……1610（1）浮桶的重力是多少N？（2）未加水時，力敏電阻所受壓力為2N，電流表的示數(shù)是多少安？（3）當容器內(nèi)的水深達到多少米時，雙控閥門才打開排水？【解析】解：（1）浮桶的重力：G＝mg＝0.5kg×10N/kg＝5N。（2）由表格數(shù)據(jù)知，力敏電阻所受壓力為2N時，力敏電阻的阻值為110Ω，電路的總電阻：R總＝R0+R＝10Ω+110Ω＝120Ω，電流表的示數(shù)：I＝＝＝0.1A；（3）當電流表示數(shù)為0.6A，且桶底升至閥門所處高度時，閥門才感應(yīng)排水，此時電路中的總電阻：R總′＝＝＝20Ω，此時力敏電阻的阻值：R′＝R總′﹣R0＝20Ω﹣10Ω＝10Ω，由表格數(shù)據(jù)知，此時力敏電阻所受壓力為15N，根據(jù)物體間力的作用是相互的，所以彈簧給浮桶向下的壓力也是15N，浮桶受到豎直向上的浮力、豎直向下的重力和壓力，這三個力平衡，則此時浮桶受到的浮力：F?。紾+F＝5N+15N＝20N，浮桶排開水的體積：V排＝＝＝2×10﹣3m3＝2000cm3，21 則浮桶浸入水中的深度為：h1＝＝＝20cm＝0.2m，當電流表示數(shù)為0.6A，且桶底升至閥門所處高度時，閥門才感應(yīng)排水，所以此時容器內(nèi)水的深度：h＝h1+h2＝0.2m+0.4m＝0.6m。答：（1）浮桶的重力為5N。（2）未加水時，力敏電阻所受壓力為2N，電流表的示數(shù)是0.1A。（3）當容器內(nèi)的水深達到0.6米時，雙控閥門才打開排水。15．（2019?玉林）某物理研究小組設(shè)計了一個壓力報警裝置，工作原理如圖甲所示。OBA為水平杠桿，OA長100cm，O為支點，OB：BA＝1：4；已知報警器R0的阻值恒為10Ω，壓力傳感器R固定放置，壓力傳感器受到的壓力F與R的阻值變化的關(guān)系如圖乙所示。當托盤空載時，閉合開關(guān)S，電壓表的示數(shù)為1V：當托盤所受的壓力增大，電壓表的示數(shù)達到2V時，報警器R0開始發(fā)出報警信號。托盤、壓桿和杠桿的質(zhì)量均忽略不計，電壓表的量程為0～3V．求：（1）電源電壓；（2）當報警器開始報警時，壓力傳感器受到的壓力；（3）當托盤受到的壓力為120N時，報警器是否報警；21 （4）當電路輸出的電功率與電路在安全狀態(tài)下輸出的最大電功率的比值為5：6時，托盤受到的壓力?！窘馕觥拷猓海?）當托盤空載時，電路中的電流；此時傳感器的電阻為R＝30Ω，則電源電壓U＝I1（R0+R）＝0.1A×（10Ω+30Ω）＝4V；（2）當報警器開始報警時，電路中的電流；傳感器的電阻；從圖乙可知，此時傳感器受到的壓力為20N；（3）根據(jù)杠杠的平衡條件F1L1＝F2L2，可知F托盤×OB＝F×OA；由于OB：OA＝1：4，可得OB：OA＝1：5，壓力傳感器受到的壓力F'＝F'托盤×＝120N×＝24N，由于報警時F＝20N，而此時F'＞F，因此報警器報警；（4）要保證電路安全，，P最大＝UI最大＝4V×0.3A＝1.2W；由于P''：P最大＝5：6，可得P''＝1W此時，電路的輸出功率，則；由圖乙可知當壓力傳感器R''＝6Ω時，壓力傳感器受到的壓力為F''＝30N；由杠杠平衡條件可知，托盤受到的壓力F''托盤＝F''×。答：（1）電源電壓為4V；（2）當壓力達到20N時，壓力傳感器開始報警；（3）會報警；（4）此時托盤的壓力為150N。21