电(热)学综合题23个
一、电器铭牌类
1. 当今市场大部分加热产品的材质为铁、铝、不锈钢等，使用过程中会发生多种二次化学反应，产生金属离子及有害物质，所以渐渐流行起玻璃电热水壶.玻璃电热水壶是指一种用于养生保健的可以烹饮的容器，类似于电水壶，其最大的特点是采用一种新型的电加热材料，通过高温把电热膜电子浆料(金属化合物)喷涂在玻璃表面形成面状电阻，在两端制作银电极，通电后产生热量把壶内的水加热.小明家买了一只养生壶(图甲)，其铭牌如下表所示.小明关闭了家中的其他所有用电器，并在壶中加入初温为25 ℃的水，6 min将水烧开(标准大气压下)，求： 型号 | HX﹣201504 |
额定电压 | 220 V |
频率 | 50 Hz |
台阶轴额定功率 | 1 210 W |
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(1)烧水时是通过 方式改变了水的内能.
(2)在加热过程中家用电能表(图乙)的转盘转了300转，此过程中养生壶消耗的电能为多少；如果养生 壶的热效率是87.5%，此过程中壶中水的质量是多少[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]；
(3)不考虑温度对电阻的影响，在此过程中，养生壶两端的实际电压是多少.
第1题图
【答案】(1)热传递
解：(2)养生壶消耗的电能为：W＝ kW·h＝0.1 kW·h＝3.6×105 J
由η＝×100%可得：水吸收的热量为：
Q吸＝Wη＝3.6×105 J×87.5%＝3.15×105 J
由Q吸＝cmΔt可得：m＝＝
＝1 kg
(3)根据P＝可得：
R＝＝＝40 Ω又t＝6 min＝360 s
实际电功率为：P实＝＝＝1 000 W
则实际电压为：U实＝＝＝200 V
2. 如图甲所示为新一代节能光波炉，其加热的能源利用率可高达90%以上，而靠电炉丝加热的电器只有60～70%.光波炉的部分技术参数如图乙所示. [c牛奶＝2.5×103 J/(kg·℃)，ρ牛奶＝1.0×103 kg/m3]
(2)光波炉在微波挡将一盒 250 mL 的牛奶从 10 ℃ 加热到 60 ℃ 需要 28 s，则该光波炉在使用微波挡加热牛奶时的效率为多大？(计算结果保留整数)
(3)若每天使用该光波炉(微波和光波同时使用)的时间平均为10 min ，则每个月(按30天计算)光波炉消耗的电能为多少千瓦时？
第2题图
【答案】(1)电磁
解：(2)牛奶的体积V＝250 mL＝250 cm3＝2.5×10－4 m3
由ρ＝可知，牛奶的质量为m＝ρ牛奶V＝1.0×103 kg/m3×2.5×10－4 m3＝0.25 kg
牛奶吸收的热量：
Q吸＝c牛奶mΔt＝2.5×103 J/(kg·℃)×0.25 kg×(60 ℃－10 ℃)＝3.125×104 J客车散热器
光波炉消耗的电能：W＝Pt＝1 200 W×28 s＝3.36×104 J
光波炉在微波挡的效率为：η＝×100%＝×100%≈93%
(3)P总＝P微波＋P光波＝1 200 W＋800 W＝2 000 W＝2 kW
一个月光波炉消耗的电能为：W总＝P总t＝30×2 kW× h＝10 kW·h
3. 某新款双桶洗衣机的部分技术数据如下表所示.
型号 | XXX |
参数 | 额定电压 | 频率 | 功率 |
洗涤 | 220 V | 50 Hz | 450 W |
脱水 | 220 V | 50 Hz | 550 W |
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求：(1)为了便于洗涤，该洗衣机在洗涤之前会先进水30 L，之后把水从20 ℃加热到60 ℃以便浸泡衣服，则这一过程水吸收的热量是多少？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(2)把洗衣机洗涤时从正转→停→反转→停的过程记作一次周期性变化(如图所示)，那么该洗衣机洗涤时完成一次周期性变化所消耗的能量为多少焦耳？
第3题图
(3)该洗衣机在14 min的洗涤过程中，若洗衣机实际消耗电能为0.1度，则该洗衣机洗涤效率多大？
【答案】解：(1)水的质量m水＝ρ水V水＝1×103 kg/m3×30×10－3 m3＝30 kg
水吸收的热量Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×30 kg×(60 ℃－20 ℃)＝5.04×106 J
(2) 由洗衣机的洗涤工作顺序可知，一次洗衣周期时间为70 s，洗涤工作时间为60 s，只有洗涤工作时才消耗能量，所以一次周期性变化所消耗的能量
W＝P洗t＝450 W×60 s＝2.7×104 J
(3)在14 min的洗涤时间里，洗衣机一共经历了＝12个洗涤周期，则消耗的能量
W总 ＝12×2.7×104 J＝3.24×105 J
洗涤过程中实际消耗电能
W电＝0.1度＝0.1 kW·h＝3.6×105 J
所以洗涤效率
η＝×100%＝×100%＝90%
筋膜放进B里面
4. 扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作.一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能.如图为某品牌扫地机器人，其铭牌参数如下表所示.
额定电压 | 20 V |
额定功率 | 40 W |
电池类型 | 3 000 mAh |
秸秆炭化充电时间 | 4 h |
工作时间 | 100～120 min |
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(1)扫地机器人主要部件是 (选填“电动机”或“发电机”)，其工作原理是： _________________.
(2)该扫地机器人正常工作时的电流是多少？
(3)该扫地机器人充满电时电池储存电能为多少？这些电能能使机器人正常工作多长时间？
【答案】(1)电动机 通电导体在磁场中受力运动
解：(2)正常工作时的电流：I＝＝＝2 A
(3)储存总电能：
W＝UIt＝20 V×3 A×3 600 s＝2.16×105 J
正常工作时间：t＝＝＝5 400 s
5. 抽油烟机是一种净化厨房环境的厨房电器.它能将炉灶燃烧的废物和烹饪过程中产生的对人体有害的油烟迅速抽走，排出室内，减少污染，净化空气，并有防毒、防爆的安全保障作用.下表是某品牌抽油烟机的铭牌.
额定电压 | 220 V |
额定功率 | 223 W |
电机输入功率 | 220 W |
最大照明功率 | 1.5 W×2 |
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(1)该油烟机只有电机单独正常工作时，通过的电流是多少？
(2)电机单独正常工作5 min，消耗的电能是多少？
(3)小明想检验该抽油烟机是否合格，他观察家里安装的电能表上标有1 800 r/(kW·h)，关闭家里所有用电器，只让抽油烟机的电机单独工作5 min，请你帮他计算，电能表转盘应转多少转该抽油烟机才合格？
【答案】解：(1)通过电机的电流：I＝＝＝1 A
(2)氧化锆全瓷W＝Pt＝220 W×5×60 s＝6.6×104 J
(3)根据W＝×3.6×106 J知n＝×N
电能表实际转动圈数：n＝×1 800 r＝33 r
若5 min内电能表转盘转过33 r，则该油烟机合格.
6. 电蒸锅也叫电蒸笼，是一种在传统的木蒸笼、铝蒸笼、竹蒸笼等基础上开发出来的用电热蒸气原理
来直接清蒸各种美食的厨房电器.小万家买了一台电蒸锅如图甲所示，电蒸锅的部分参数如表格所示.(忽略温度对加热电阻的影响)求.
第6题图
XX电蒸锅 |
额定电压 | 220 V |
额定功率 | 1 100 W |
额定频率 | 50 Hz |
水箱容量 | 2.5 L |
蒸笼容量 | 7.5 L |
定时时间 | 60 min |
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(1)电蒸锅应使用图乙中 (选填“上”或“下”)面的插座，目的是使电蒸锅的 与大地相连，防止因漏电而造成触电事故.
(2)电蒸锅的加热电阻为多少？若某次电路中的实际电压为198 V，在此电压下利用定时时间蒸熟食物消耗的电能为多少？
(3)如果把满箱初始温度为25 ℃的水烧开(1标准大气压下)，电蒸锅的热效率为90%，所需要的时间是多少？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
【答案】(1)下 金属外壳
光伏并网发电模拟装置解：(2)电蒸锅的加热电阻R＝＝＝44 Ω
由于电阻不变，所以当实际电压为198 V时，加热电阻仍为44 Ω，加热时间等于定时时间时消耗的电能W＝t＝×60×60 s≈3.2×106 J
(3)水箱装满水时，水的质量是m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×2.5×10－3 m3＝2.5 kg
此时水吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×2.5 kg×(100 ℃－25 ℃)＝7.875×105 J
此时消耗的电能W′＝＝＝8.75×105 J
则加热时间t′＝＝≈795.5 s
二、挡位变化的电路图类
7. 如图甲所示是家庭常用的电热淋浴器，乙图是其简化电路(R1、R2都是加热电阻).已知电热淋浴器的额定电压为220 V，容量为50 L，加热功率为5 kW.求：
(1)开关接“1”时，电热淋浴器处于 状态.
(2)R1的电阻；(开关跳转至2位置)若R2＝10 Ω，电热淋浴器处于保温状态时消耗的电功率约为多少？
(3)将水箱装满加热20 min，则需要消耗多少电能？
第7题图
【答案】(1)加热
解：(2)由P＝可得，R1＝＝＝9.68 Ω
