《2025年5年中考3年模拟物理》

19.[2024河北]如图所示为某储水式电热水器的铭牌,它表明该热水器的额定电压为______V.若该热水器正常工作3000s,可将一箱装有额定容量的水从25℃加热到50℃,则这个过程中水吸收的热量为________J,热水器的效率为________%(结果保留至1%)。水的密度为1.0×10³kg/m³,水的比热容为4.2×10³J/(kg·℃)。

答案： 220　8.4×10⁶　93
解析:由图可知电热水器的额定电压为220V,额定功率为3000W,额定容量为80L。
则一箱水的质量
m = ρV = 1.0×10³kg/m³×80×10⁻³m³ = 80kg,
水吸收的热量
Q = cm(T₂ - T₁) = 4.2×10³J/(kg·℃)×80kg×(50℃ - 25℃) = 8.4×10⁶J;
消耗的电能W = Pt = 3000W×3000s = 9×10⁶J,
热水器的效率η = $\frac{Q}{W}$ = $\frac{8.4×10^{6} J}{9×10^{6} J}$ ≈ 93%。

20.[2024湖北武汉一模]具有防雾、除露、化霜功能的汽车智能后视镜能保障行车安全,车主可通过旋钮开关实现功能切换。如图是该后视镜的加热原理图,其中电源电压恒为10V,四根电热丝的电阻相同。防雾、除露、化霜所需加热功率依次增大,开启防雾功能时加热功率为5W。小明同学由此得到如下结论:
　　　　　
　①开关旋至“3”时，开启的是防雾功能
　②开关旋至“2”时，电路电阻为10Ω
　③开关从防雾功能切换到除露功能,电路中总电流变化了1A
　④开关置于化霜功能时,通电1min,电流产生1200J的热量
　其中正确的是　　　　　　　　　　　(　　　)
　
A.①③　
　B.②④　
　C.②③　
　D.③④

答案： B　解析:由图可知,当开关旋至“1”时,两根电热丝串联,根据串联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最大,由P = $\frac{U^{2}}{R}$可知,电路中的总功率最小,智能后视镜处于防雾功能;当开关旋至“3”时,两根电热丝并联,根据并联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最小,总功率最大,智能后视镜处于化霜功能;当开关旋至“2”时,只有一根电热丝工作,智能后视镜处于除露功能,故①错误。
由P = $\frac{U^{2}}{R}$可知,开启防雾功能时电路中的总电阻:
Rₜₒₜₐₗ = $\frac{U^{2}}{P_{雾}}$ = $\frac{(10V)^{2}}{5W}$ = 20Ω,
根据题意可知,四根电热丝完全相同,所以每一根电热丝的阻值:R = $\frac{1}{2}R_{总}$ = $\frac{1}{2}$×20Ω = 10Ω,
所以开关旋至“2”时,电路电阻为10Ω,故②正确。
开关置于防雾功能时电路中的电流:
Iₘ = $\frac{U}{R_{总}}$ = $\frac{10V}{20 \Omega}$ = 0.5A,
开关置于除露功能时电路中的电流:
Iₒ = $\frac{U}{R}$ = $\frac{10V}{10 \Omega}$ = 1A,
则开关从防雾功能切换到除露功能,电路中总电流的变化:
ΔI = Iₒ - Iₘ = 1A - 0.5A = 0.5A,故③错误。
开关置于化霜功能时的电功率:
Pₕ = $\frac{U^{2}}{R}$ + $\frac{U^{2}}{R}$ = $\frac{(10V)^{2}}{10 \Omega}$ + $\frac{(10V)^{2}}{10 \Omega}$ = 20W,
开关置于化霜功能时,通电1min,电流产生的热量:
Q = W = Pₕt = 20W×1×60s = 1200J,故④正确。

21.[2024重庆B]如图甲所示是我市某公园的便民饮水点及其饮水机内部电路简化图,其中R₁的阻值为48.4Ω,R₁和R₂均为阻值不变的电热丝,饮水机有加热和保温挡,正常工作时，保温挡功率为110W。[c水 = 4.2×10³J/(kg·℃)]
　　
(1)求饮水机在保温挡正常工作时的电流。
(2)当只有饮水机工作时,将3kg水从10℃加热到100℃,加热前后公园安装的数字式电能表示数如图乙所示,求饮水机的加热效率η。
(3)为节能减排,相关部门计划在该公园安装如图丙所示的太阳能电池为饮水机供电。已知晴天1m²太阳能电池一天能发电0.4kW·h,要求所有太阳能电池晴天一天的发电量能供饮水机使用3天。饮水机每天正常工作加热时间计为3h,保温时间计为8h,求至少要安装多大面积的太阳能电池。

答案：
(1)0.5A　
(2)90%　
(3)29.1m²
解析:
(1)保温挡功率Pₚₒₜ = 110W,由P = UI得，
Iₚₒₜ = $\frac{P_{保温}}{U}$ = $\frac{110W}{220V}$ = 0.5A。
(2)水吸收的热量
Qₐ = cₕₒₜ水mΔT = 4.2×10³J/(kg·℃)×3kg×(100℃ - 10℃) = 1.134×10⁶J,
消耗的电能W = 1862.59kW·h - 1862.24kW·h = 0.35kW·h = 1.26×10⁶J,
加热效率η = $\frac{Q_{吸}}{W}$ = $\frac{1.134×10^{6} J}{1.26×10^{6} J}$ = 90%。
(3)S₁闭合时为加热挡，
Pₕₒₜ = $\frac{U^{2}}{R_{1}}$ = $\frac{(220V)^{2}}{48.4 \Omega}$ = 1000W = 1kW,
饮水机每天加热3h消耗电能
Wₕₒₜ = Pₕₒₜtₕₒₜ = 1kW×3h = 3kW·h,
保温挡功率Pₚₒₜ = 110W = 0.11kW,
饮水机每天保温8h消耗电能
Wₚₒₜ = Pₚₒₜtₚₒₜ = 0.11kW×8h = 0.88kW·h,
每天需消耗的电能W' = Wₕₒₜ + Wₚₒₜ = 3.88kW·h,
3天需消耗的电能
Wₜₒₜₐₗ = 3.88kW·h×3 = 11.64kW·h,
至少要安装太阳能电池的面积
S = $\frac{11.64kW·h}{0.4kW·h/m^{2}}$ = 29.1m²。