《九年级物理培优压轴题专练》专题19 电热综合（解析版）

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压轴专题 19 电热综合

一．计算题（共 16 小题）

1．（2019•泰安）某电热水器具有加热和保温功能，其工作原理如图甲所示。其中控制电路中的电磁铁线

圈电阻不计，R为热敏电阻，热敏电阻中允许通过的最大电流 Ig＝15mA，其阻值 R随温度变化的规律

图象如图乙所示，电源电压 U恒为 6V，当电磁铁线圈中的电流 I＞8mA 时，电磁铁的衔铁被吸下，继

电器下方触点 a、b接触，加热电路接通：当电磁铁线圈中的电流 I≤8mA 时，继电器上方触点 c接触，

保温电路接通，热敏电阻 R和工作电路中的三只电阻

丝R1、R2、R3，均置于储水箱中，U2＝220V，加热时的功率 P加热═2200W，保温时的功率 P保温＝

110W，加热效率 η＝90%，R2＝2R1，水的比热容，c水＝4.2×103J/（kg•℃），水箱内最低温度为 0℃。

（1）为使控制电路正常工作，保护电阻 R0的阻值至少为多大？若 R0为该值，试求热水器刚开始保温

时水的温度。

（2）电阻丝 R1、R2、R3的阻值分别为多少欧姆？

（3）该热水器在加热状态下，将 44kg、20℃的水加热到 50℃需要多少时间？

【答案】：（1）为使控制电路正常工作，保护电阻 R0的阻值至少为 450Ω；

若R0为该值，热水器刚开始保温时水的温度为 70℃。

（2）电阻丝 R1、R2、R3的阻值分别为 33Ω、66Ω、374Ω；

（3）该热水器在加热状态下，将 44kg、20℃的水加热到 50℃需要 2800s。

【解析】：（1）由题意可知，热敏电阻中允许通过的最大电流 I0＝15mA，电源电压 U1＝6V，

控制电路中最小值是 R总小 400Ω，

当水箱内最低温度为 0℃时，热敏电阻阻值最小，R最小，R最小＝100Ω。

保护电阻 R0的最小值，保护电阻阻值至少为 R0＝R总小﹣R最小＝400Ω﹣100Ω＝300Ω，

热水器刚开始保温时，控制电路中的总电阻 R总750Ω，

热敏电阻的阻值为：R＝R总﹣R最小＝750Ω﹣300Ω＝450Ω，

由图乙可知，此时水温为 70℃；

（2）由题意和电路图知：衔铁被吸下时，R1、R2并联，电热水器处于加热状态，

P加热 2200W，且 R2＝2R1，

所以 2200W，

2200W，

解得：R1＝33Ω，R2＝2R1＝2×33Ω＝66Ω；

根据题意可知，电磁继电器上方触点和触点 c接通时，电热水器处于保温状态，则由电路图知，此时

R2、R3串联，

根据电阻的串联特点和欧姆定律可得保温功率：

P保温 110W，即 110W，

解得：R3＝374Ω；

（3）水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×44kg×（50℃﹣20℃）＝5.544×106J：

根据热效率公式 η可得，

加热电路消耗的能量：W 6.16×106J，

加热时间：t 2800s。

2．（2019•威海）火锅是人们比较喜欢的一种饮食方式，如图为小明家使用的一款电火锅工作电路的原理

图。它有高、中、低三个加热档位，旋钮开关可以分别置于“0和1“、“1和2”、“2和3”或“3和4”

接线柱。正常工作时，低温档功率为高温档功率的，R1为242Ω，R2为60.5Ω．（忽略温度对电阻的影

响）

（1）请指出开关置于什么接线柱时，火锅处于低温档？

（2）R3的阻值是多少欧姆？电火锅处于低温档正常工作时，在 1分钟内产生的热量是多少焦耳？

（3）小明关闭家中的其他用电器，只让电火锅独立工作，用高温档加热汤液 2分钟，电能表的表盘转

了81 转。请通过计算判断此时电火锅是否正常工作？[电能表的铭牌上标有 3000r/（kW•h）]

【答案】：（1）当旋钮开关置于“1和2”接线柱时，火锅处于低温档；

（2）R3的阻值是 181.5 欧姆；电火锅处于低温档正常工作时，在 1分钟内产生的热量是 1.2×104J焦耳；

（3）此时电火锅不正常工作。

【解析】：（1）当旋钮开关置于“1和2”接线柱时，R2、R3串联，电路电阻最大，根据 P可知，

电功率最小，火锅处于低温档；

当旋钮开关置于“2和3”接线柱时，R3被短路，电路为 R2的简单电路，电路电阻较大，根据 P

可知，电功率较大，火锅处于中温档；

当旋钮开关置于“3和4”接线柱时，R1、R2并联，电路电阻最小，根据 P可知，电功率最大，火

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