第1节 电热转换效率类综合计算 （含答案） 2025年中考物理人教版一轮复习考点探究（河南）

第1节 电热转换效率类综合计算
真题精粹——河南6年真题精选及真题百变
考向1家用电器类　(6年2考)
1.(2024·河南)小华家新买了一台电暖器,部分参数如下表,通过调节旋钮,可实现高温挡、低温挡的切换。她结合所学知识进行了研究。
额定电压 220 V
高温挡功率 2 000 W
低温挡功率 800 W
(1)如图,电暖器的插头是三脚插头,插头中较长的脚与电暖器的金属外壳相连。插入插座后,就将电暖器的金属外壳与家庭电路的　　　　　　线相连,可防止漏电时对人造成伤害。电暖器工作时房间温度升高,这是通过　　　　　　的方式增大空气内能的。
(2)小华家墙上的插座允许通过的最大电流为10 A,请通过计算说明此插座能否满足该电暖器正常使用。
(3)若该电暖器一天正常工作6 h,其中高温挡工作2 h,低温挡工作4 h,则它一天耗电多少千瓦时
(4)小华与妈妈一起做饭时,准备同时使用电饭锅和电磁炉。小华说:“应先把电暖器关掉,否则容易使家庭电路的干路导线过热引发火灾。”请运用物理知识进行解释。
2.(2022·河南)九一班开展“节约一度电”主题活动。请你和他们一起,完成以下活动内容。
(1)某型号洗衣机的洗涤功率为250 W,完成一次洗涤的时间为30 min,则1 kW·h电可供该洗衣机完成几次洗涤
(2)若自来水的温度为15 ℃,某电热水器的电加热效率为84%,1 kW·h电可使该电热水器将多少千克的自来水加热至45 ℃ [c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)请写出一条节约用电的建议,并用所学的物理知识加以解释。
3.(2020·河南)在家电博览会上,小亮家买了一款标有“220 V　3 000 W”的电热水器。
(1)电热水器中的电热管工作时利用的是电流的　　　　　　效应。智能化遥控器通过红外线对热水器进行温度控制,红外线是　　　　　　(选填“可见”或“不可见”)光。
(2)大功率家用电器需要使用专用插座,插座的常用规格有10 A和16 A两种,通过计算说明该电热水器应选用哪种规格的插座。
(3)已知该电热水器的加热效率为90%,求它正常工作时把30 L水从20 ℃加热到47 ℃需要的时间。[ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
考向2交通工具类　(2016.21)
4.(2016·河南)某款新型电动汽车的性能参数如表所示,请回答下列问题。
工作电压 400 V
电动机功率 40 kW
百公里耗电量 15 kW·h
(1)电动机是电动汽车的核心部件,电动机正常工作时,电能转化为　　　　　　能,电动机的工作原理是　　　　　　。
(2)电动机正常工作时,通过线圈的电流是多少
(3)同类型号的燃油汽车在同等条件下百公里消耗的汽油为10 L,请通过计算比较两种汽车的百公里能耗,并说明能耗不同的主要原因。(汽油的密度ρ=0.7×103 kg/m3,汽油的热值q=4.6×107 J/kg)
(4)汽车在某段公路上匀速行驶时,进入某超声测速区域,如图所示。当该车运动到距测速仪370 m时,测速仪向该车发出一超声波信号,2 s后收到从该车返回的信号,超声波在空气中传播速度为340 m/s,求该车的速度。
5.(节能环保)我国为了在2060年实现碳中和目标,大力发展新能源汽车,现在新能源汽车已经走进普通家庭。图是某品牌纯电动汽车,汽车质量为1 t,轮胎与地面总接触面积为0.08 m2,已知该车百公里消耗电能为20 kW·h,其电能转化为机械能的效率为80%,则:
(1)电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,电动机的工作原理是　　　　　　。
(2)该纯电动汽车静止时对路面的压强是多少 (g取10 N/kg)
(3)该纯电动汽车行驶百公里牵引力做的功为多少
(4)该纯电动汽车百公里消耗的电能如果完全由燃烧汽油来获得,相当于完全燃烧汽油多少千克 (汽油的热值为q=4×107 J/kg)
【参考答案】
真题精粹
1.(1)地　热传递
解:(1)使用电暖器时,电暖器的金属外壳与家庭电路的地线相连,可防止漏电时对人造成伤害。电暖器工作时房间温度升高,这是通过热传递的方式增大空气内能的。
(2)该插座允许的最大负载:
P=UI=220 V×10 A=2 200 W
大于高温挡的最大功率,该插座可以正常使用。
(3)高温挡正常工作2 h,消耗的电能:
W1=P1t1=2 kW×2 h=4 kW·h
低温挡工作4 h,消耗的电能:
W2=P2t2=0.8 kW×4 h=3.2 kW·h
一天工作6 h消耗的电能:
W=W1+W2=4 kW·h+3.2 kW·h=7.2 kW·h
(4)同时使用电饭锅和电磁炉,总功率较大,根据I=可知,干路中的电流较大,根据焦耳定律Q=I2Rt,干路中的导线发热较大,导线过热可能引发火灾。
2.解:(1)洗衣机完成一次洗涤所消耗的电能:
W=Pt=0.25 kW× h=0.125 kW·h
1 kW·h电可供该洗衣机完成洗涤的次数:
n==8次
(2)消耗1 kW·h电水吸收的热量:
Q吸=Wη=3.6×106 J×84%=3.024×106 J
由Q吸=cmΔt可知,水的质量:
m===24 kg
(3)及时更换旧电器。旧电管、旧电热水壶等旧用电器,用久之后电阻会变大,耗电量也随之变大,所以及时更换这些旧电器可以达到省电的目的。
3.(1)热　不可见
解:(1)电热水器中的电热管工作时利用的是电流的热效应;智能化遥控器通过红外线对热水器进行温度控制,红外线是不可见光。
(2)标有“220 V　3 000 W”的电热水器,表示电热水器的额定电压为220 V,额定功率为3 000 W,根据P=UI,电热水器的额定电流:
I==≈13.64 A
故该电热水器应选用16 A规格的插座
(3)水的质量:
m=ρV=1.0×103 kg/m3×30×10-3 m3=30 kg
水从20 ℃加热到47 ℃所需吸收热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×30 kg×(47 ℃-20 ℃)=3.402×106 J
由η==,可得加热所需时间:
t===1 260 s
4.(1)机械　通电线圈在磁场中受力转动
解:(1)电动机正常工作时,将电能转化为机械能,是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的;
(2)电动机正常工作时,由P=UI可得,通过线圈的电流:I===100 A
(3)燃油汽车行驶100 km消耗汽油的体积:
V=10 L=10 dm3=0.01 m3
由ρ=可得,燃油汽车行驶100 km消耗汽油的质量:
m=ρV=0.7×103 kg/m3×0.01 m3=7 kg
汽油完全燃烧释放的热量:
Q放=mq=7 kg×4.6×107 J/kg=3.22×108 J
电动汽车行驶100 km消耗的电能:
W=15 kW·h=15×3.6×106 J=5.4×107 J
内燃机工作时,是燃油燃烧时将化学能转化为内能再将内能转化为机械能,能源的利用率较低,电动机正常工作时,将电能转化为机械能,能源利用率较高,所以,每百公里电动汽车消耗的能源小于燃油汽车消耗的能源;
(4)因声音传播的距离加上汽车行驶的距离等于测速仪向该车发出超声波信号时距离的2倍,所以由v=可得v车t+v声t=370 m×2,即v车×2 s+340 m/s×2 s=2×370 m
解得:v车=30 m/s
5.(1)通电线圈在磁场中受力转动
解:(1)通电线圈在磁场中受力转动
(2)该纯电动汽车静止时对路面的压力等于汽车自身的重力,则F=G=mg=1 t×10 N/kg=1 000 kg×10 N/kg=104 N;
该纯电动汽车静止时对路面的压强是:
p===1.25×105 Pa
(3)行驶百公里消耗的电能:
W电=20 kW·h×3.6×106 J/(kW·h)=7.2×107 J
行驶百公里牵引力做的功:
W有用=ηW电=80%×7.2×107 J=5.76×107 J
(4)Q=W电=7.2×107 J,消耗的汽油质量:
m'===1.8 kg