挑战23 计算题（内能与电热综合40题）（原卷版）

2023 年中考物理真题《压轴挑战》分类汇编（原卷版） 挑战23 计算题（内能与电热综合40 题） 【题型1 热量的计算】............................................................................................................................................. 1 【题型2 热机的效率】............................................................................................................................................. 2 【题型3 电功率与电能、时间的关系】................................................................................................................. 3 【题型4 焦耳定律的计算及其应用】.....................................................................................................................3 【题型5 电功与电热的综合计算】.........................................................................................................................7 【题型6 太阳能相关计算】...................................................................................................................................22 【题型1 热量的计算】 1．（2023•益阳）如图所示为某种固体酒精炉，固体酒精炉比液体酒精炉使用时更安全， 为了测定该固体酒精炉的热效率，在炉中放入40g 的固体酒精，当固体酒精燃烧完后， 锅中1kg 的水温度从20℃升高到了70℃。已知固体酒精的热值为15×107/kg，水的比热 容是42×103/（kg•℃）。 （1）若固体酒精完全燃烧，则放出的热量是多少？ （2）水吸收的热量是多少？ （3）小明测得固体酒精炉的热效率是多大？ （4）请写出固体酒精炉热效率不高的一个原因。 【题型2 热机的效率】 2．（2023•呼和浩特）小军同学周末和家人驾驶越野汽车去郊游，车和人的总质量为24t， 他们先在一段可近似看成水平直线的柏油路上匀速行驶50km，用时50m，消耗汽油 5kg。假设此过程汽车所受阻力恒为车和人总重的01 倍。然后他们又以相同功率，继续 在一段可近似看成水平直线的沙土路上，以25km/的速度匀速行驶12m 后到达目的地。 已知汽油的热值为46×107/kg。求： （1）汽车在柏油路上匀速行驶时速度的大小； （2）汽车在柏油路上匀速行驶时的机械效率； （3）汽车在沙土路上匀速行驶时受到阻力的大小。 3．（2023•娄底）如图所示是一台手扶双轮压路机，质量为550kg，水箱容积为15L。在一 次压路作业中，以02m/s 的速度在水平路面上匀速行驶10m，行驶过程中受到的平均阻 力是总重的04 倍。求：（g 取10/kg，柴油的热值取4×107/kg） （1）压路机在这次压路作业中运动的距离是多少？ （2）压路机静止在水平路面上时，与地面的接触面积为002m2，该压路机对路面的压 强是多少？ （3）压路机在这次压路作业中牵引力做的功是多少？ （4）若发动机效率为30%，这次作业要消耗多少千克柴油？ （5）水箱装满水是为了降低发动机的温度，确保发动机正常工作，当满水箱的水从 20℃上升到80℃可以吸收多少热量？水的比热容为42×103/（kg•℃）。 【题型3 电功率与电能、时间的关系】 4．（2023• “ 宜昌）近些年来，国家大力提倡开发各种绿色可再生能源，助力实现碳达峰、 ” 碳中和的战略目标。如图所示是宜昌某风电场，总装机容量5×104k，年发电量9000 万 度。问： （1）该风电场年发电时间可达多少小时？ （2）如果火电站的发电效率为40%，要得到相同的电能，每年需要多少吨煤？（煤的 热值为30×107/kg） 【题型4 焦耳定律的计算及其应用】 5．（2023•长沙）课外实践小组设计了一个电热孵蛋箱，其电路如图所示。已知电源电压 恒为220V，R0是阻值为55Ω 的电热丝，温度对电热丝阻值的影响忽略不计。 （1）闭合开关S 后，求电路中的电流； （2）求通电100s 电热丝R0产生的热量； （3）老师提醒，电热箱内温度太高，无法孵化鸡蛋，应使电热箱内的电功率降至P0， 小组成员想出了两种方法改进电路： 方法一：在图中点处串联接入一根电热丝R； 方法二：在图中B 点处串联接入一根电热丝RB。 老师发现这两种改进方法电热箱内的电功率都为P0，小组成员在这两种改进电路中，用 电压表测量新接入的电热丝两端的电压，测量结果为U1和U2，U1＞U2，U2＝165V，但 由于粗心没有记录U1和U2分别对应哪种方法。请根据上述信息判断哪种方法更节能， 并计算这种方法中新接入的电热丝的阻值。 6．（2023•乐山）如图所示，图甲为某电饭锅的实物图、图乙为其电路原理图、图丙为电 饭锅铭牌的主要参数，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1为总开关，S2为温控开关。该 电饭锅可以通过S1、S2两个开关的断开与闭合实现加热、保温两个挡位的变化。将电饭 锅接入电源电压为220V 的电路中，求： 额定电压：220V 加热功率：880 保温功率：80 （1）电饭锅在处于加热挡时的电流； （2）电饭锅处于保温挡时，持续工作10m，产生的热量是多少焦； （3）R1和R2的阻值。 7．（2023•南通）如图所示，灯泡L “ 标有6V，3”的字样，定值电阻R＝10Ω，滑动变阻器 R1的最大阻值为20Ω，闭合开关S。将开关S1拨至2，滑片P 移至端，灯泡正常发光。 （1）求灯泡正常发光时的电流； （2）滑片P 移至b 端，开关S1拨至1，求定值电阻R 工作10m 产生的热量； （3）接着将开关S 拨回2，电流表示数为024，求此时灯泡的功率。 8．（2023•盘锦）如图所示电路，电阻R1为10Ω，电源电压为12V 恒定不变，滑动变阻器 R2最大阻值为40Ω。闭合开关S，求： （1）通过R1的电流； （2）当干路电流为2 时，滑动变阻器R2消耗的功率； （3）整个电路在100s 内产生的最少热量。 9．（2023•宜昌）如图甲为一只家用电吹风，它内部有一根电热丝和一个产生强风的风 扇。 额定电压 220V 热风功率 1250 冷风功率 40 （1）小丽给家里的猫咪洗完澡，用电吹风帮猫咪吹干毛发后，发现原本干净的电吹风 尾部吸附了不少毛发，造成这一现象的物理原理是 流体的流速越快，压强越小 。 （2）如图乙为电吹风的内部电路简图，通过开关S1和S2实现冷风和热风两挡功能，电 热丝应该接在图中 B “” “ （选填 或B”）位置。 （3）该电吹风的部分参数如下表，电吹风正常工作时，通过风扇的电流是多少？（保 留两位小数）电热丝的电阻及其1m 内产生的热量是多少？ 10．（2023•重庆）寒假期间，小丽在外婆家发现一闲置的旧电炉（如图甲），铭牌上标 “ 有220V 484”字样，电炉只有一根电阻丝。为检测电炉能否工作，将其单独接入家庭电 路中，观察到表盘如图乙的电能表的指示灯在120s 内闪烁了16 次，忽略温度对电阻的 影响。 （1）求电炉电阻丝的阻值； （2）求检测时电炉的实际功率； （3）小丽想为外婆制作一个可调温的发热坐垫。在父母的陪同下，她拆下整根电阻丝 并分成两段，将其中一段制作为阻值可调的电阻丝；将两段均可发热的电阻丝接入电源 电压恒为10V 的电路中，在通过电阻丝的电流不超过其额定电流的情况下，坐垫的最大 功率为27，求发热坐垫在最小功率状态下工作10s 产生的热量。 11．（2023•德州）今年一季度，我国汽车出口量全球第一，电动汽车贡献非常大。如图所 示为某型号电动汽车运动的v t ﹣图象，它在第10 秒时速度达到30m/s，然后以30m/s 的 速度做匀速直线运动。已知该车质量为12t，以30m/s 的速度运动时所受阻力为该车重 力的01 倍，g＝10/kg，不计机械摩擦。 （1）已知物体运动的v t ﹣图象与时间轴围成的面积大小等于路程的大小。则在0～10s 内，该车通过的路程 大于 “ ” “ ” “ ” （选填大于、小于或等于）150m； （2）该汽车以30m/s 的速度匀速直线行驶了10s，该过程中加在电动机上的电压为 500V，通过的电流为100，求电动机的效率为多少； （3）求该车电动机的线圈电阻是多少。 【题型5 电功与电热的综合计算】 12．（2023•辽宁）如图为某款水暖电热毯的简化电路图，其中R、R1、R2均为加热电阻。 “ ” “ ” 该电热毯具有调温和恒温两挡，开关接1 “ ” 为调温挡，功率变化范围为50～100， 开关接2 “ ” 为恒温挡，功率为33。电热毯内装有1kg 水。[水＝42×103/（kg•℃）]求： （1）电热毯在恒温挡时的电流； （2）可变电阻R 的最大阻值； （3）若用最大功率加热，不计热损失，电热毯内水的温度由20℃升高到50℃所用的时 间。 13．（2023•天津）额定功率为1000 的电热水壶正常工作时，把质量为1kg 的水从10℃加 热到100℃，用时420s。已知水＝42×103/（kg•℃），求： （1）水吸收的热量； （2）电热水壶的效率。 14．（2023•辽宁）作为四大国粹之一的中药能有效抑制病毒在人体内的传播。如图甲所示 为一款电热中药壶，其简化电路图如图乙所示，它有急火和文火两种工作状态，由温控 开关S1 自动控制，文火时的电功率为220。R1 和R2 均为发热电阻，且R2 的阻值为 1232Ω。[中药取40×103/（kg•℃）]求： （1）中药壶在文火状态下的电流； （2）将3kg 中药从20℃加热至100℃，中药吸收的热量； （3）若不计热量损失，用急火完成（2）中的加热过程所用的时间。 15．（2023•攀枝花）某品牌电煎锅的简化电路如图所示，它分为高、中、低三挡，最大功 率为990。S 为旋钮开关，转动S 可将开关分别调至0、1、2、3 挡位置，与该挡的两个 触点同时接通。R1、R2、R3为发热电阻，且阻值恒定。将电煎锅接入220V 的家庭电路 中，当开关S 旋至1 挡时，电路的工作电流为1；当开关S 旋至2 挡时，电路的功率为 550。某次用2 挡烹饪中，用时1m 将质量为50g、比热容为40×103/（kg•℃）的某种食 物从20℃加热至119℃。求： （1）电阻R1、R2、R3的阻值； （2）该次烹饪中电煎锅加热食物的效率。 16．（2023• “ 常州）小明家安装了某品牌小厨宝，其加热电阻丝的规格为220V 2000”，水 箱容积5L，ρ 水＝1×103kg/m3，水＝42×103/（kg•℃），正常工作时，问： （1）加热电阻丝的阻值？ （2）若水箱内加满水，把水从5℃加热到65℃，加热时间至少多长？ 17．（2023•阜新）小新家使用的电饭锅有加热和保温两种挡位，其内部简化电路如图所 示。米饭煮熟后，开关S1自动断开，同时开关S2自动闭合，指示灯亮，电饭锅处于保 温状态。电饭锅加热挡功率为1100，R2阻值为1075Ω。求： （1）电饭锅将05kg 米饭，从20℃加热到100℃，米饭吸收的热量是多少？[米饭的比 热容＝4×103/（kg•℃）] （2）加热电阻R1的阻值是多少？ （3）若指示灯两端的电压为5V，通过R2的电流是多少？小灯泡的实际功率是多少？ 18．（2023•丹东）如图所示是某品牌电热锅的简化电路，R1、R2均为发热电阻。电热锅工 作时，通过开关S1 和S2 实现低温、中温和高温的挡位控制。已知低温挡电阻R1＝ 110Ω，中温挡功率为880。求： （1）电热锅低温挡工作时的电功率； （2）电热锅中温挡工作时的电流； （3）使用电热锅高温挡将质量为2kg 的水从20℃加热到75℃所用的时间。[不计热量 损失，水的比热容＝42×103/（kg•℃）] 19．（2023•大连）某品牌电水壶的额定功率为800。该电水壶正常工作500s，将质量为 15kg 的水从20℃加热到80℃。已知水的比热容为42×103/（kg•℃）。在此过程中，试 求： （1）水吸收的热量是多少？ （2）电水壶消耗的电能是多少？ （3）电水壶加热水的效率是多少？ 20．（2023•营口）某款带保温功能的电水壶，其简化电路图如图所示。S 为总开关，S1为 自动控制开关，R1和R2为阻值不变的发热电阻，R2＝840Ω，加热功率为1210。电水壶 将质量1kg、初温20℃的水烧开，加热效率为84%。[水＝42×103/（kg•℃），标准大气 压]。求： （1）水吸收的热量； （2）把水烧开需要多长时间（结果保留整数）； （3）电水壶的保温功率。 21．（2023•潍坊）恒温箱广泛应用于医疗、科研、化工等行业部门，图示为某恒温箱的工 作原理图。S 为电源开关，通过控制温控开关S1 “ ”“ ” 可实现保温 加热两个挡位间的切 换。电源电压U＝220V，R1、R2是电热丝，R1＝440Ω “ ” ，加热时恒温箱的电功率P 加热 ＝550。将恒温箱两气孔封闭，闭合开关S，S1 “ ” 置于加热挡位，箱内温度从20℃升至 设定的恒温温度，用时130s，该段时间内的加热效率η＝80%。恒温箱的容积V＝ 2m3，箱内空气密度ρ＝13kg/m3，箱内空气的比热容＝10×103/（kg•℃）。求： （1 “ ” ）保温时恒温箱的电功率； （2）电热丝R2的阻值； （3）恒温箱的恒温温度。 22．（2023•青海）如图所示，是一款家用电热水壶，有保温和加热两个挡位。当闭合S 和 S1时，电热水壶处于加热状态；当闭合S 断开S1时，电热水壶处于保温状态。 额定电压：220V 加热功率：880 保温功率：110 请你解决以下问题： （1）该电热水壶最多可以装多少L 的水； （2）R2的阻值是多少； （3）电热水壶装满初温为32℃的水，加热至沸腾需要多长时间（结果保留整数）。 [当地水的沸点约为92℃，水的比热容＝42×103/（kg•℃），加热效率η＝90%，水的密 度ρ＝10×103kg/m3] 23．（2023•朝阳）彤彤家里有一台电热锅，它的一些参数如表中所示，加热功率有高、低 两个挡位，其内部简化电路如图甲所示。 额定电压 220V 加热电阻R1 55Ω 加热电阻R2 44Ω （1）电热锅在高挡位工作时的额定功率是多大？ （2）若将锅中05L 的水从23℃加热到100℃，水吸收多少热量？ （3）上述加热水的过程中，不计热量损失，电热锅高挡位需正常工作多长时间？ （4）爱动脑的彤彤把原电热锅内部简化电路设计成如图乙所示，也有高、低两个挡 位。已知该电热锅允许通过的最大电流为8，请判断乙图电路是否合理，并通过计算说 明原因。 24．（2023•黑龙江）图甲是一款紫砂电饭锅，其简化电路如乙图所示，R1 和R2 是电热 丝，通过单独或同时闭合开关实现低温和高温挡切换，低温挡功率为440，高温挡功率 为880，已知粥的比热容粥＝40×103/（kg•℃）。求： （1）当电饭锅正常使用时，处于低温挡时的电流； （2）电热丝R2的阻值； （3）若不考虑能量损失，正常使用高温挡将2kg 的粥从20℃加热到86℃时需要的时 间； （4）若实际正常使用高温挡加热的时间为800s，该电饭锅的加热效率。 25．（2023•江西）如图所示，劳动课上，某同学用电磁炉烧水。水壶中装满初温为25℃ 的水，水壶和电磁炉的部分参数如下表所示。[当时气压为一个标准大气压，ρ 水＝ 10×103kg/m3，水＝42×103/（kg•℃），g＝10/kg]求： （1）壶中水的质量； （2）烧水时壶底的受力面积为100m2，壶对电磁炉的压强； （3）当水刚好烧开时，水吸收的热量； （4）电磁炉正常工作，若加热效率为84%，水刚好烧开所需的时间。 水壶 电磁炉烧水挡 净重：500g 额定电压：220V 容量：2L 额定功率：2000 26．（2023•自贡）图甲是一款多功能养生壶，图乙是它的简化电路图，其中R1、R2 为电 热丝，R1＝R2且电阻不变，下表为其铭牌，其中高温挡的额定功率已模糊不清，已知水 ＝42×103/（kg•℃）。在正常工作的情况下，试问： 项目 参数 电源电压（V） 220 低温挡功率（） 200 中温挡功率（） 400 高温挡功率（） 容积（L） 15 （1）在1 标准大气压下，将初温是30℃的一壶水烧开，水需要吸收多少热量？ （2）高温挡功率是多少？ （3）若养生壶用高温挡来加热且加热效率为75%，烧开这一壶水需要多长时间？ 27．（2023•泸州）某种带保温功能的电热水壶，其发热部分电路如图所示。已知电源电压 U＝220V 保持不变，电阻丝R1＝110Ω、R2＝88Ω。通过调节开关S1、S2 可以实现低 温、中温、高温三挡的切换；当水温降到60℃时，电路自动切换成低温挡进行保温。 已知水＝42×103/（kg•℃）。 （1）当电热水壶处于中温挡时，求电热水壶消耗的电功率； （2）当电热水壶分别处于高温挡与低温挡时，求通过电阻丝R1的电流之比； （3）用电热水壶高温挡把m＝2kg 的水从t1＝28℃加热到t2＝100℃，自动断电，其中 电热水壶加热效率η＝84%。当电热水壶中水温降到60℃时，继续保温t＝18，问电热 水壶这次加热和保温一共消耗多少度电？ 28．（2023•鞍山）中医药是中华文化的瑰宝，在疾病治疗方面具有不可替代的作用。图甲 为小明同学家的小型电中药锅，其电路简图如图乙所示，通过开关S1和S2的不同接法 组合，可以实现三挡加热功能，其中定值电阻R1、R2 都是发热电阻，其部分参数如下 表所示。[已知ρ 药液＝10×103kg/m3，药液＝42×103/（kg•℃）]求： 额定电压/V 220 额定功率/ 高温挡880 中温挡440 低温挡 _____ （1）锅中的1L 药液从25℃加热到35℃，中药液吸收的热量； （2）低温挡的功率； （3）若该中药锅以中温挡的工作电路给已煲好的药液温热110s，实际消耗的电能为 4×104，则此时电路的实际电压。 29．（2023•大庆）图甲为某品牌饮水机，其铭牌如下表，图乙为其内部简化电路图，该饮 水机有加热和保温两个挡位。R1、R2均为电热丝，当