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专题二热学与电学的综合计算类型一电热器挡位问题的分析1．(导学号65814061)如图所示，是某电器内部的电路结构图，R1、R2为阻值相同的电热丝，不同的连接方式及其发热功率不同。下列说法不正确的是()A．甲的发热功率与丙的发热功率相等B．丁的发热功率是丙的发热功率的2倍C．丙的发热功率是乙的发热功率的2倍D．丁的发热功率是乙的发热功率的4倍A2．(导学号65814062)小红家买了一台电烤箱，有高、中、低三个挡位的发热功率。如图是其内部简化电路图，开关S1可分别与触点a、b接触，已知：R1＝60.5Ω，R2＝121Ω，电源电压保持不变。当开关S1置于b端，S2断开时，电烤箱处于_____挡位；电烤箱在中挡位工作时，消耗的电功率是_____W；电烤箱在高挡位工作时，对食物加热5min，消耗的电能是_________J。低8003.6×1053．(导学号65814063)(苏州中考)如图是某家用电热水器的简化电路图，温控开关S可根据水温自动切换加热和保温两种状态，R1、R0是发热电阻，电热水器主要参数如下表。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]额定电压220V容积30L加热功率2000W保温功率800W(1)开关S跳至___触点位置时，电热水器进入保温状态。水箱内装满水时，水的质量为_____kg。(2)R2的阻值为多大？(3)水箱中装满初温为25℃的水，加热使温度升高到55℃，水需要吸收多少热量？(4)在上述加热状态下，电热水器正常工作35min需消耗多少电能？加热效率是多少？b30解：(2)当开关S跳至a触点位置时，只有电阻R1接入电路，由P＝U2R可知，R1＝U2P加热＝（220V）22000W＝24.2Ω；开关S跳至b触点位置时，两电阻串联，P保温＝U2R1＋R2，则R2＝U2P保温－R1＝（220V）2800W－24.2Ω＝36.3Ω；(3)水吸收的热量Q＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×30kg×(55℃－25℃)＝3.78×106J；(4)加热状态下，电热水器正常工作35min需消耗电能W＝P加热t＝2000W×35×60s＝4.2×106J，加热效率η＝QW×100%＝3.78×106J4.2×106J×100%＝90%。类型二以电热器为载体的电、热综合计算4．(导学号65814064)(黄冈中考)热风枪常用于工程装修、服装制造等行业。工作时，利用其吹出的热风使材料熔化或软化，从而达到去除旧漆膜、弯曲塑料管、换装瓷砖等目的。图甲是某型号热风枪的简化电路图，其中电热丝R1的最大功率为2000W，R2、R3可分别调节温度和风量，不计温度对R1阻值的影响，请解答：(1)图乙中的P、Q处为该型号热风枪的电热丝和电动机预留安装位置，应将电动机安装在__处，否则___________________________(说出一点即可)。(2)当R2接入电路电阻为30.8Ω时，R1上消耗功率是多少？(3)已知R1达到最大功率时，从出风口吹出的空气温度升高了400℃，若将R1的功率调为1500W，则从出风口吹出的空气温度升高了多少？设热效率相同、相同时间内吹出的空气质量相同。P电热丝产生的热量可能损坏电动机解：(2)电热丝R1的电阻R1＝U2P＝（220V）22000W＝24.2Ω，当R2接入电路的电阻为30.8Ω时，I＝220V24.2Ω＋30.8Ω＝4A，R1上消耗的功率P1＝I2R1＝(4A)2×24.2Ω＝387.2W；(3)从出风口吹出的空气升高的温度Δt＝ηPtc气m气，故Δt1Δt2＝P1P2，Δt2＝P2P1×Δt1＝1500W2000W×400℃＝300℃。类型三关于电动机的计算5．(导学号65814065)小明利用电动机提升重物，电源电压为380V保持不变，电动机线圈电阻为1Ω，通过线圈的电流为20A。则：(1)电动机线圈电阻的发热功率是多少？(2)电动机的机械功率是多少？解：(1)电动机线圈的热功率P热＝I2R＝(20A)2×1Ω＝400W；(2)电动机的机械功率P机＝P总－P热＝20A×380V－400W＝7.2×103W。类型四整合提升6．(导学号65814066)(郴州中考)热熔胶是常用的粘合剂，它在常温下是固体。图甲是热胶枪(简称“胶枪”)的外形，其内部有两只相同的PTC加热元件，电路如图乙所示，单只PTC加热元件的电阻与温度的变化关系如图丙所示。胶枪扳机松开时，开关S1断开，开关S2的触片与b触点接通，若此时接通电源，胶枪就进入预热状态，约60s后热熔胶液温度达到正常工作温度(150℃～180℃)。此后，若扣动扳机，胶枪就进入正常工作状态：开关S1闭合，开关S2的触片与a触点接通，固体胶条向前挤压，枪口冒出温度为150℃～180℃的胶液。在近似计算时，可以认为胶液的温度与PTC加热元件的温度相同。问：(1)单只PTC加热元件在预热过程中的最小电阻为多少？(2)胶枪在预热过程中消耗的最大功率是多大？(3)接通电源60s后，假设胶枪在恒温为150℃的条件下正常工作100s，它产生热量的60%被胶条吸收，在这过程中胶条吸收了多少热量？解：(1)S1断开，S2与b点接通，R1、R2串联，胶枪进入预热状态，由丙图可知预热过程中PTC的最小电阻为500Ω；(2)P＝U2R1＋R2＝（220V）2500Ω＋500Ω＝48.4W；(3)S1闭合，S2与a点接通，R1、R2并联，150℃时PTC的电阻为1200Ω，则Q＝U2R1＋U2R2t＝（220V）21200Ω×100s＋（220V）21200Ω×100s＝242003J；所以Q吸＝ηQ＝60%×242003J＝4840J。