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2014届中考物理专题复习专题10热电综合专题诠释一、考点分析：热电综合是关于电热器加热的问题，与实际生活联系紧密，因此近几年的天津市中考在考查热学计算的时候往往考查电热器的加热问题。二、解释热电综合：热学和电学知识在一道题目中进行考查，多以利用电热器加热使水温度升高的计算形式出现，并涉及与其相关的热效率问题、燃料燃烧问题、电能表转数的问题等。三、难点突破1．关注“铭牌”：根据铭牌可计算以下物理量：①正常工作电流：I额＝P额U额；②不同挡位电阻：R＝U2额P额；③水的质量：m＝ρV(注意铭牌中给出水的体积的单位一般是升，要换算成立方米，1L＝10－3m3)。2．命题热点：(1)用电器正常工作时：①电能：W电＝P额t；②热量：Q吸＝cmΔt，Q放＝mq；③热效率计算：η热＝Q吸W电＝cmΔtP额t。(2)用电器非正常工作时：①电能：W电＝n实n参×3.6×106J；②实际功率：P实＝W实t＝n实n参t×3.6×106W；③实际电压：U实＝P实R；④热效率计算：η＝Q吸W电＝cmΔtPt。例1小明家新安装了一台如图Z10－1所示的太阳能、电能两用热水器。平常使用太阳能，在阳光不足时，用电热丝辅助加热。热水器铭牌如下：××牌热水器型号HM－20集热管数28支额定频率50Hz水箱容积200L集热管管长180cm额定电压220V防水等级A系统承压3.0MPa额定功率4400W典例分析(1)电热水器正常工作时，电热丝的电阻和电流各是多少？(2)太阳能热水器贮满水，水温从20℃加热到50℃时吸收了多少热量？(1L＝10－3m3)(3)若通过完全燃烧天然气加热一满箱水，使其温度从20℃升高到50℃时，不考虑热量的损失，需要燃烧多少立方米天然气？(天然气的热值为4.0×107J/m3)(4)由于寒冷阴雨天，太阳能热水器只将水加热到35℃，现要通过电热丝将水加热到50℃使用，需电加热器正常工作多长时间？(设电能全部转化为内能)[答案](1)11Ω20A(2)2.52×107J(3)0.63m3(4)47.7min[解析](1)R＝U2额P额＝（220V）24400W＝11Ω；I额＝P额U额＝4400W220V＝20A。(2)水吸收的热量：Q吸＝cmΔt＝cρVΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×1.0×103kg/m3×200×10－3m3×(50℃－20℃)＝2.52×107J。(3)由Q吸＝Q放，Q放＝qV得，V＝Q吸q＝2.52×107J4.0×107J/m3＝0.63m3。(4)需要电加热的热量：Q吸′＝cmΔt′＝cρVΔt′＝4.2×103J/(kg·℃)×1.0×103kg/m3×200×10－3m3×(50℃－35℃)＝1.26×107J。由Q吸′＝W＝Pt得，t＝Q吸′P＝1.26×107J4400W≈47.7min。1．如图Z10－2甲所示是小梦家豆浆机的工作原理图，其中电动机是用来带动刀头将原料进行粉碎打浆的，其额定功率是200W。R是加热电阻，额定功率是1100W。图乙、丙是此豆浆机做一次豆浆时的工作信息。小梦妈妈向豆浆机中加入黄豆和清水共1.5kg，求：[针对训练](1)豆浆机的加热电阻是多少？(2)从第6min到第9min，豆浆吸收的热量是多少？[c豆浆＝4.0×103J/(kg·℃)](3)豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能是多少？[答案](1)44Ω(2)1.8×105J(3)7.5×105J例2小理对家里的电磁炉进行研究，电磁炉的功率调节范围是120～2200W。(1)小理用电磁炉将质量为2kg的水从20℃加热到100℃，消耗了0.22kW·h的电能。水吸收的热量是多少？这时电磁炉的效率是多少？(2)小理用电磁炉煮粥。先用大火将水烧开，后用小火煮。这段时间电功率随时间变化的图象如图Z10－3所示。问：第8分钟通过电磁炉的电流是多少？[水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，家庭电路的电压为220V][答案](1)6.72×105J84.8%(2)3.6A[解析](1)水吸收的热量是有用的能量，消耗的电能是总的能量，二者的比值即为电磁炉的效率。其解题过程如下：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃－20℃)＝6.72×105J；W电＝0.22kW·h＝7.92×105J；η＝Q吸W电＝6.72×105J7.92×105J≈84.8%。(2)分析图象可知，第8分钟时电磁炉的电功率为800W，据此求得电流I＝PU＝800W220V≈3.6A。2．家庭浴室中常用的灯暖型浴霸是通过灯泡的热辐射来升高光照区域内空气温度的。小明家浴室内浴霸由四只标有“220V250W”的同规格发热灯组成，小明测得浴室的面积为6m2，高为2.5m；查资料得知当地空气的密度为1.2kg/m3，比热容为1.0×103J/(kg·℃)。当四只灯泡同时正常工作25min后，测得浴室内空气温度从13℃上升到28℃。求：(1)浴室内空气的质量。(2)浴室内空气吸收的热量。(3)浴霸加热浴室内空气的效率。[针对训练][答案](1)18kg(2)2.7×105J(3)18%1．小雨同学家新买了一台某品牌电磁炉，她想测一下这台电磁炉的实际功率，做了如下研究：用它把2kg、温度为25℃的水加热到75℃，用时5min。[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]求：(1)加热过程中，水吸收的热量是多少？(2)如果加热过程中有70%的热量被水吸收，则此电磁炉的实际功率是多少？(3)测试完成后，小雨观察到此电磁炉的铭牌标有“220V2200W”字样，发现这与第(2)问中算出的数据不符，请分析原因。(写出一种情况即可)自主训练[答案](1)4.2×105J(2)2000W(3)电磁炉的实际工作电压小于额定电压。2．[2012·孝感]下面的图Z10－4及表是从某台电热饮水机说明书上收集到的信息。经分析得知，当开关S闭合时，饮水机处于加热状态；S断开时，饮水机处于保温状态。为了测量它加热时的实际功率，小明断开其他所有用电器，只将该饮水机接入家庭电路中，闭合开关S，测得热水箱中的水从20℃升高到100℃，所用时间为7.5min，同时观察到家中标有“1200r/(kW·h)”字样的电能表转盘转过120转(r)。根据以上信息，求：热水箱容量1L额定电压220V加热时额定功率880W(1)电阻R1的阻值(不考虑温度对阻值的影响)。(2)饮水机热水箱中的水从20℃升高到100℃时所吸收的热量[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]。(3)饮水机加热时的实际功率。(4)饮水机加热过程中的热效率。[答案](1)55Ω(2)3.36×105J(3)800W(4)93.3%3.[2013·扬州]下表是小明家电热水壶的铭牌。求：(1)电热水壶的电阻。(2)将1kg水从20℃加热到100℃，水吸收的热量。(3)要放出这些热量，电热水壶正常工作的时间[不计热量损失，c水＝4.2×103J/(kg·℃)]产品型号EL—8952额定功率220V频率50Hz额定功率1000W容量1.0L[答案](1)48.4Ω(2)3.36×105J(3)336s4．下表及图Z10－5是某电热饮水机说明书的一些数据和电路原理图，该电热饮水机有加热和保温两种工作状态(由机内的温控开关S0控制)。求：热水箱容量1L加热时功率500W额定电压220V保温时功率50W(1)当开关S闭合、S0断开时，饮水机的功率是多大？(2)保温电阻R2的阻值是多少？(3)若正常工作时，该电热器加热的效率为90%，将一满热水箱的水从20℃加热到95℃需要多长时间？[c水＝4.2×103J/(kg·℃)][答案](1)50W(2)968Ω(3)700s5．如图Z10－6所示是某市火电厂的外观图，它是通过燃烧煤来发电的企业，其发电效率(指煤完全燃烧放出的内能转化为电能的比例)可达39.6%(煤的热值q＝3.0×107J/kg)。求：(1)煤是________(选填“可再生”或“不可再生”)能源。(2)1kg煤最多可生产多少度电。(3)1kg煤生产的电能最多可供一只100W的电灯正常使用多久？不可再生[答案](2)3.3kW·h(3)33h6．[2012·包头]如图Z10－7所示是某医院的应急供电线路示意图。柴油发电机到用电区的输电线路所用导线单位长度的电阻为5×10－4Ω/m，柴油发电机的输出电压为260V。用电区内每个用电器的额定电压均为220V，总功率为44kW。当这些用电器都正常工作时，问：(1)输电线路中的电流多大？(2)输电线路损失的电功率是多少？(3)发电机与用电区间的距离是多少？(4)若应急供电1小时，发电机效率为30%，医院最少需要准备多少柴油？(柴油的热值为4.0×107J/kg)[答案](1)200A(2)8000W(3)200m(4)15.6kg7．如图Z10－8所示是某鱼缸水温调节器的原理图，其中R1为阻值可调的电热丝，开关S2为单刀双掷开关。当开关S1闭合、S2接b时，电路处于加热状态；当开关S1断开、S2接a时，电路处于保温状态。已知U＝220V，R2＝600Ω，R1不会短路。取水的比热容c＝4.2×103J/(kg·℃)。试问：(1)当电路处于加热状态时，通过电阻R2的电流为多少？(2)当电路处于保温状态时，若电路消耗的功率P＝48.4W，则电热丝R1连入电路的阻值应为多少？(3)当电路处于加热状态时，要将缸中m＝48.4kg的水温度升高Δt＝2.0℃，现调节电热丝R1，使其阻值为R′＝200Ω，则加热需要多少时间？(假设电热全部被水吸收，且无热量散失)[答案](1)0.37A(2)400Ω(3)1260s8．[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。某型号电热水器额定电压/V220额定电功率/W2420容积/dm350商品特征：安全防电墙、防水、防尘、防潮(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Z10－9所示，若人体的最大电阻为20MΩ，试求防电墙的电阻。[答案](1)87.5%(2)10A200V(3)200MΩ