初中物理教研核心團(tuán)隊(duì)

[ 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(jiǎn)化電路圖，它有高溫和低溫兩個(gè)擋位，高溫?fù)豕β蕿? 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?fù)鯐r(shí)通過R1的電流。

（2）R2的阻值。

（3）如果不計(jì)熱量損失，用高溫?fù)醢?0 kg的水，從27 ℃加熱到60 ℃，需要的時(shí)間。

[考點(diǎn)分析]

本題考查了多擋位電路的識(shí)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(jì)算，考查同學(xué)們的分析綜合能力。

[試題解析]

（1）由電路圖可知，開關(guān)S接a時(shí)R1與R2并聯(lián)，開關(guān)S接b時(shí)電路為R1單獨(dú)連入的簡(jiǎn)單電路，比較兩種情況下總電阻的關(guān)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(guān)S接a時(shí)電熱水器處于高溫?fù)酰琒接b時(shí)電熱水器處于低溫?fù)?，此時(shí)只有R1連入，根據(jù)歐姆定律可求出通過R1的電流;（2）開關(guān)S接a時(shí)，R1與R2并聯(lián)，電熱水器處于高溫?fù)?，可先求出此時(shí)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(jì)熱量損失時(shí)，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(shí)間。

[方法歸納]

電熱綜合計(jì)算是中考經(jīng)常出現(xiàn)的計(jì)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(duì)應(yīng)高溫?fù)?，電阻大的連接情況對(duì)應(yīng)低溫?fù)酢?/p>

（2）熱量計(jì)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(guān)系：可能Q吸 = W，也可能Q吸 = W × [η]。

[拓展訓(xùn)練]

1. 某品牌電熱水壺上標(biāo)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(dǎo)線卻不怎么熱，這是因?yàn)閷?dǎo)線的電阻比發(fā)熱體的電阻——。在額定電壓下，電熱水壺?zé)? min，這段時(shí)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(jiǎn)化的電路圖如圖2乙所示，S2為一單刀雙擲開關(guān)。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(shí)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(jī)加熱水槽部分工作原理電路圖如圖3所示，其中S是一個(gè)溫控開關(guān)，R1為電加熱管，R2為限流電阻。當(dāng)飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)時(shí)，水被迅速加熱，達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，S自動(dòng)切換到另一處，使飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)。請(qǐng)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(qǐng)標(biāo)明指示燈的顏色，應(yīng)該是A為 ? ? 色。

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

（3）加熱水槽儲(chǔ)水1 kg，將其從初溫45 ℃加熱到100 ℃，若不計(jì)熱量損失，試計(jì)算出加熱需要多少時(shí)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