15热机的效率计算题-电饭煲、电煮锅、饮水机等家用电器的效率（经典常考15题）--2023-2024学年上学期九年级期末物理重难点知识突破（通用版）
一、计算题
1．某电煮锅简化电路如图甲所示，R1和R2均为阻值恒定的电热丝，S、S1为自动开关，能够自动切换大火、小火两档功率。使用时，把电煮锅接入220V电路中，电路中总电流随时间变化的图像如图乙所示。求：
（1）电煮锅大火档的电功率；
（2）若将1.1kg的水从20℃加热到100℃，水吸收多少热量？
（3）若加热这些水的过程，电煮锅用大火加热10min，再用小火加热2.5min，求此过程电煮锅加热的效率。
2．如图甲是某款具有高温和低温两个挡的电饭煲的简化电路图，其铭牌上部分参数如表所示，求：
（1）低温挡加热时电流是多少？
（2）电热丝R2的阻值是多少？
（3）若该电饭煲高温挡加热时效率是80%，则将2kg粥用高温挡从20℃加热到86℃需要多少秒？[粥的比热容]
额定电压 220V
额定功率 低温挡 440W
高温挡 1320W
3．某电热锅铭牌如表，有高温挡和低温挡两个挡位。简化电路如图所示，R1、R2均为发热电阻，其阻值不随温度变化。接通电源，开关自动全部闭合；当锅内温度达到100℃时，开关S2自动断开，开关S1仍闭合，电热锅处于低温小火炖煮状态。已知c水=4.2×103J/（kg ℃），请解答下列问题：
容积 5L
额定电压 220V
高温功率 1210W
低温功率 44W
（1）求R1、R2的阻值；
（2）若在标准大气压下，将质量为1kg、初温为40℃的水烧开需要时间为6min，则这些水吸收了多少热量？若当时的实际电压为200V，电热锅的加热效率是多少？
4．如图是某饮水机的简化电路，饮水机的铭牌如表所示，A、B是不同颜色的指示灯（电阻不计），绿色表示保温。
额定电压 220V
加热时加热管功率 2200W
保温时加热管功率 22W
水箱容积 5L
（1）B灯应为 色；
（2）求加热管R1的阻值 ；
（3）若水箱装满初温为20℃的水，加热15min后水刚好沸腾，求此过程中的热效率 [c水＝4.2×103J/（kg ℃），气压为标准大气压]。
5．如图甲是一款可调温果汁加热器，图乙是其简化电路图，R1、R2均为加热电阻。当开关接1时，加热器处于保温挡，保温功率为220W；当开关接2时，加热器处于可调温挡，可调功率范围为220~1600W。[果汁比热容取3.9×103J/（kg ℃）]求：
（1）加热器处于保温挡时电路中的电流；
（2）加热电阻R2的阻值；
（3）若加热器用最大功率对2kg果汁加热3min，果汁的温度升高30℃，求该加热器的效率。
6．冬天打出来的果汁太凉，不宜直接饮用。如图所示，是小丽制作的“能加热的榨汁杯”及其内部电路简化结构示意图，该榨汁杯的部分参数如表所示。求：
（1）仅榨汁时的正常工作电流；
（2）R2的阻值；
（3）已知该榨汁杯正常工作时的加热效率为90%，给杯子盛满果汁并加热，使其温度升高30℃，需要加热多长时间。[c果汁＝4×103J/（kg ℃），ρ果汁＝1.2×103kg/m3]
榨汁杯部分参数表
额定电压 220V
加热功率 300W
保温功率 80W
榨汁功率 66W
容量 300mL
7．如图所示是一款电火锅的简化电路图，额定电压为220V，当开关S1闭合后，锅内温控开关S2自动控制小火和大火两种加热状态，已知R2的电阻为48.4Ω。小火加热功率为1000W。求：
（1）R1的电阻；
（2）电火锅大火加热的功率P；
（3）若电火锅大火加热水的效率为84%，用大火将2kg清水从20℃加热到100℃需要的时间t。
8．小明家新买一个电蒸锅，如图所示为其内部简化电路图，它有加热和保温两个挡位；R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为484Ω，加热挡功率为1200W；已知水的比热容；求：
（1）电蒸锅正常工作时，保温挡的功率；
（2）电蒸锅正常工作时，电阻R2的阻值；
（3）某次电蒸锅对水加热时，加热效率为84%，要使1.2kg的水温度升高75℃需要消耗多少电能？
9．如图甲所示为小明家的电饭锅，铭牌上附有中国能效标识，从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级，额定电压为220V，加热功率为1210W。电饭锅的简化电路图如图乙所示，有加热和保温两挡，由开关S调节，其中R1和R2均为发热电阻，且阻值不随着温度的变化而改变。求：
（1）小明利用电能表测量电饭锅的保温功率，他关闭家里的其它用电器，让电饭锅处于“保温”状态下正常工作，测得在5min内耗电2.64×104J。求该电饭锅的保温功率P保温；
（2）电阻R1、R2的阻值；
（3）小明上网查询了解，国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时，三级能效的热效率值（电热转化效率）范围为81%≤η＜86%。他用学过的知识对电饭锅进行测试：在加热状态下，将温度为23℃、质量为2.2kg的水加热到100℃，电饭锅正常工作用时700s。已知c水＝4.2×103J/（kg ℃），请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。
10．如图所示，这是某品牌电饭锅简化电路图，其部分技术参数如表所示。R1、R2为发热电阻，且R1=R2，S为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关S可实现“关”“保温挡”、“加热挡”之间的转换。（ρ水=1.0×103kg/m3）
额定电压 220V
加热功率 1100W
保温功率 ？
最大容积 1.5L
（1）电阻R1的阻值是多少？
（2）电饭锅处于保温挡时的发热功率是多少？
（3）某次使用装满水的电饭锅工作10min，在1标准大气压下将水从23℃加热至沸腾，求电饭锅的加热效率。
11．如图所示是一种电热水龙头和它的电路简图。旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，从而控制流出的水为冷水、温水或热水。已知R1、R2是电热丝，R2=55 Ω，温水档的电功率是2.2 kW。求：
（1）当流出水为温水时，接入电阻的值；
（2）当流出水为温水时，该水龙头1 min消耗的电能若由燃油燃烧提供，所需燃油的质量；（燃油的热值为4.4×107 J/kg）
（3）若该水龙头1 min能放出约1 kg的温水，效率为84%，则温水升高的温度；
（4）当开关打到什么位置时，处于加热状态？
12．如图所示为某同学家里新购置的煎饼机的工作原理图，其中R1、R2是发热电阻，可以通过开关S控制高温和低温两个挡。已知R1阻值为142Ω，R2的阻值为100Ω。电源电压为220V。求：
（1）开关S接“1”时电路中的电流；
（2）开关S接“2”时的功率；
（3）在一次使用时选择低温挡煎饼，使100g的鸡蛋饼升高90 oC所花时间为150s，求这次的加热效率。[鸡蛋饼的比热容取3×103J/（kg oC）]
13．某迷你洗衣机铭牌中部分参数如表格所示，其简化电路如图所示。闭合开关S，旋钮开关旋至位置“1”时，R1和R2同时工作，洗衣机处于加热状态；旋钮开关旋至位置“2”时，R2和电动机同时工作，洗衣机处于保温洗涤状态。R1和R2均为电热丝，其阻值不受温度影响，R1的阻值为25Ω。
xx牌洗衣机
额定电压 220V
加热功率 2000W
设定温度范围 30~90℃
最大洗涤容量 6kg
（1）洗衣机处于加热状态时，此R1的功率是多少
（2）某次洗衣前，洗衣机内注入5kg水，在额定电压下对水加热7min，水温由20℃上升到50℃，洗衣机的加热效率是多少
（3）洗衣机处于保温洗涤状态时，干路中的电流为1A，.电动机的功率是多少
14．随着科技创新的开展，3D打印笔已成为科技创新教育的一种工具，如图甲所示，此打印笔有快慢两挡，其内部简化电路如图乙所示。3D打印笔通过加热，挤出热熔的塑胶，然后在空气中迅速冷却，最后固化成稳定的形状。若将该3D打印笔单独接人装有如图丙所示电能表的电路中正常工作。快挡打印5min，电能表指示灯闪烁20次，刚好将30g的塑胶从20℃加热到260℃。已知该3D打印笔慢挡打印功率为22W，R1、R2是用于发热的定值电阻，塑胶的比热容为。求：
（1）该3D打印笔快挡打印5min所消耗的电能；
（2）该3D打印笔快挡打印时的热效率；
（3）电路中R1的阻值。
15．如图甲所示的多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，图乙是其简化电路图，该养生壶的部分参数如表所示。
项目 参数
额定电压 220V
低温档功率 275W
中温档功率 550W
高温档功率 1100W
容积 1L
（1）开关、处于什么状态时，养生壶为高温档，并说明判断依据；
（2）求的阻值；
（3）在标准大气压下，使用高温档将初温是的一壶水烧开，若养生壶高温档加热效率为，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．（1）660W；（2）3.696×105J；（3）80%
【详解】解：（1）图甲中，当两个电热丝并联接入电路时，电路总电阻最小，电路电流最大，电煮锅此时处于大火挡。由图乙可知，大火挡时，电路总电流为3A，由P=UI可知，电煮锅大火档的电功率
（2）由可知，将1.1kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量
（3）由图乙可知，电煮锅小火档的电功率
电煮锅用大火加热10min，再用小火加热2.5min消耗的电能
故此过程电煮锅加热的效率
答：（1）电煮锅大火档的电功率为660W；
（2）将1.1kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是3.696×105J；
（3）此过程电煮锅加热的效率为80%。
2．（1）2A；（2）55Ω；（3）500s
【详解】解：（1）由可得，低温挡加热时的电流
（2）由图知只闭合开关S时，只有电阻工作，总电阻较大，根据可知，此时为低温挡；
同时闭合开关S、时，两电阻并联，总电阻较小，根据可知，此时为高温挡；根据并联电路电功率的规律知的功率为
根据知电热丝的阻值
（3）将2kg的粥用高温挡从加热到86℃时粥吸收的热量
根据得消耗的电能为
；
由可得至少需要工作的时间
答：（1）低温挡加热时电流是2A；
（2）电热丝的阻值是；
（3）将2kg粥用高温挡从20℃加热到86℃需要500s。
3．（1）40Ω；1060Ω；（2）2.52×105J；70%
【详解】解：（1）S1、S2均闭合时，电路为R2的简单电路，电饭煲处于加热挡，根据公式可知
S1闭合、S2断开时，电路中R1、R2串联，电饭煲处于保温挡，根据公式可知总电阻
根据电阻串联的特点可知
R2=R串﹣R1=1100Ω﹣40Ω=1060Ω
（2）水吸收的热量
Q吸=c水m（t﹣t0)=4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣40℃)=2.52×105J
若当时的实际电压为200V，实际消耗的电能
电热锅的加热效率
答：（1）R1、R2的阻值分别为40Ω、1060Ω；
（2）这些水吸收了2.52×105J热量；电热锅的加热效率是70%。
4． 绿 22Ω 84.8%
【详解】（1）[1]当开关S接触左侧触点时，电路中电阻R1和A灯串联，且指示灯的阻值不计，根由知道，发热管的功率最大，因此A灯为红灯；当开关S接触右侧触点时时，电路中电阻R6、R2和B灯串联，指示灯的阻值不计，由知道，发热管的功率最小，因此B灯为绿灯。
（2）[2]由表格数据知道，加热时加热管的功率为P加热＝2200W，由知道，R1的阻值
（3）[3]由表格数据知道，满箱水的体积
V＝5L＝5dm3＝5×10﹣8m3
由知道
3kg/m4×5×10﹣3m4＝5kg
1个标准大气压下，水的沸点是100℃，水吸收的热量
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×102J/（kg ℃）×5kg×（100℃﹣20℃）＝1.68×106J
由 知道，
W=P加t′＝2200W×15×60s＝1.98×106J
此过程中的热效率
答：（1）B灯应为绿色；
（2）加热管R1的阻值为22Ω；
（3）此过程中的热效率为84.8%。
5．（1）1A；（2）30.25Ω；（3）81.25%
【详解】解：（1）由于果汁加热器的保温时功率是220W，由可知，电路中的电流
（2）内部有R1、R2两个加热电阻，最大功率是1600W，加热器最大功率时，滑片在最右端，只有加热电阻R2接入电路，根据知，加热电阻R2的阻值为
（4）加热器用最大功率对2kg果汁加热3min消耗的电能为
果汁的温度升高30℃吸收的热量为
加热器的效率为
答：（1）加热器保温时电路中的电流是1A；
（2）加热电阻R2的阻值是30.25Ω；
（3）此时的加热效率81.25%。
6．（1）0.3A；（2）220Ω；（3）160s
【详解】（1）由电功率公式P=UI可得，仅榨汁时的正常工作电流
（2）由电路图可知，只闭合S2时，只有R1接入电路，此时电路的总电阻最大，总电流最小，总功率最小，处于保温状态；同时闭合S2、S3时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，总电流最大，总功率最大，处于加热状态。因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，R2的电功率
因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由可得，R2的阻值
（3）给杯子盛满果汁时果汁的体积
由可得，果汁的质量
由吸收热量公式可得，果汁吸收的热量
由可得，榨汁杯消耗的电能
由可得，需要的加热时间
答：（1）仅榨汁时的正常工作电流为0.3A；
（2）R2的阻值为220Ω；
（3）给杯子盛满果汁并加热，使其温度升高30℃，需要加热160s。
7．（1）48.4Ω；（2）2000W；（3）400s
【详解】解：（1）如图所示，两电阻并联时是大火状态，只接入R1时为小火状态，所以R1的电阻为
（2）大火状态时与两电阻并联，R2的功率为
电火锅大火加热的功率为
（3）2kg清水从20℃加热到100℃需要的吸热的热量为
需要消耗的电能为
需要的加热时间为
答：（1）R1的电阻为48.4Ω；
（2）电火锅大火加热的功率2000W；
（3）若电火锅大火加热水的效率为84%，用大火将2kg清水从20℃加热到100℃需要的时间400s。
8．（1）100W；（2）44Ω；（3）
【详解】解：（1）由可知，只闭合S1时，电路为R1的简单电路，电路中电阻最大，电功率最小，电蒸锅为保温挡；当S1、S2都闭合，R1、R2并联，因并联电路的总电阻小于任一分电阻，电路中电阻最小，电功率最大，电蒸锅为加热挡；只闭合S1时，只有R1接入电路，电蒸锅处于保温挡，由可得保温挡功率
（2）当S1、S2均闭合时，R1、R2并联，电蒸锅处于加热挡，则电阻R2的电功率
由可知，电阻R2的阻值
（3）要使1.2kg的水温度升高75℃，水需要吸收的热量
由可知，消耗的电能
答：（1）电蒸锅正常工作时，保温挡的功率为100W；
（2）电蒸锅正常工作时，电阻R2的阻值为44Ω；
（3）某次电蒸锅对水加热时，加热效率为84%，要使1.2kg的水温度升高75℃需要消耗的电能为4.5×105J。
9．（1）88W；（2）R1阻值40Ω，R2阻值510Ω；（3）该电饭锅的热效率值达到三级能效
【详解】解：（1）该电饭锅的保温功率
（2）由乙图可知R1和R2串联，根据可知，当开关S闭合时，电路中只有R1工作，此时处于加热状态；当S断开时，此时电路中R1和R2同时工作，此时处于保温状态；因此R1的阻值为
R1与R2的总阻值
根据串联电路电阻规律
（3）水吸收的热量
加热状态下，电流做的功
加热效率
由于84%在三级能效的热效率值（电热转化效率）范围之内，故该电饭锅的热效率值达到三级能效。
答：（1）该电饭锅的保温功率为88W；
（2）电阻R1、R2的阻值分别为40Ω、510Ω；
（3）该电饭锅的热效率值达到三级能效。
10．（1）；（2）；（3）
【详解】解：（1）开关接触2、3时，R1、R2串联，电路中电阻大，功率小，为保温档；开关接触3、4时，R2被短路，电路中只有R1，是加热档；由加热档的功率可得电阻R1的阻值
（2）R1、R2串联，为保温档，电路中的电阻R=2R1；电饭锅处于保温挡时的发热功率
（3）水的容积为
水的质量为
水从23℃加热至沸腾吸收的热量
电饭锅消耗的电能
电饭锅的加热效率
答：（1）电阻R1的阻值是；
（2）电饭锅处于保温挡时的发热功率是；
（3）电饭锅的加热效率为。
11．（1）22Ω；（2）0.003 kg；（3）26.4℃；（4）3位置
【详解】解：（1）由得，流出温水接入电阻的值
（2）流出温水1min消耗电能
由题意可知，燃油释放的热量为
由得，需要燃烧的燃油的质量
（3）由得，水吸收的热量为
由得，温水升高的温度
（4）开关1打至3位置时，电路由R1单独工作到R1与R2并联，电路电阻变小，电路功率变大，则开关1打至3位置时，电路处于加热状态，流出的水为热水。
答：（1）当流出水为温水时，接入电阻的值22Ω；
（2）当流出水为温水时，该水龙头1 min消耗的电能若由燃油燃烧提供，所需燃油的质量0.003 kg；（燃油的热值为4.4×107 J/kg）
（3）若该水龙头1 min能放出约1 kg的温水，效率为84%，则温水升高的温度26.4℃；
（4）当开关打到3位置时，处于加热状态。
12．（1）2.2A；（2）200W；（3）90%
【详解】解：（1）由图可知，开关S接“1”时，只有R2工作，根据可知，电路中的电流为
（2）由图可知，开关S接“2”时，R1、R2串联，电路中的总电阻为
此时的电功率
（3）由电路图知，选择低温挡时开关S接“2”， R1、R2串联，即低温挡的电功率为
由可知，煎饼机使100g的鸡蛋饼升高90 oC消耗的电能为
根据知，鸡蛋饼吸收的热量为
这次的加热效率
答：（1）开关S接“1”时电路中的电流为2.2A；
（2）开关S接“2”时的功率为200W；
（3）在一次使用时选择低温挡煎饼，使100g的鸡蛋饼升高90℃所花时间为150s，这次的加热效率为90%。
13．（1）1936W；（2）75%；（3）156W
【详解】解：（1）R1的功率
（2）水吸收的热量
加热7min消耗的电能
洗衣机的加热效率
洗衣机处于加热状态时，R1与R2并联，此时R2的功率
洗衣机处于保温洗涤状态时，R2与电动机并联，此时总功率
则电动机的功率
答：（1）洗衣机处于加热状态时，此R1的功率是1936W；
（2）某次洗衣前，洗衣机内注入5kg水，在额定电压下对水加热7min，水温由20℃上升到50℃，洗衣机的加热效率是75%；
（3）洗衣机处于保温洗涤状态时，干路中的电流为1A，.电动机的功率是156W。
14．（1）24000J；（2）60%；（3）1595Ω
【详解】解：（1）快挡打印5min，电能表指示灯闪烁20次，由电能表的参数可知，消耗的电能
（2）30g的塑胶从20℃加热到260℃吸收的热量
3D打印笔快挡打印时的热效率
（3）由可知，电压一定时，电阻越大，功率越小，挡位越低；由电路图可知，开关旋转至与1、2接触时，R1、R2串联，电阻较大，功率较小，为慢挡；开关旋转至与2、3接触时，只有R2接入电路，电阻较小，功率较大，为快挡。快挡的功率
快挡工作时，只有R2接入电路，所以R2的阻值
慢挡打印时，R1、R2串联，慢挡功率为22W，所以R1、R2的总电阻
所以R1的阻值
R1=R总-R2=2200Ω-605Ω=1595Ω
答：（1）3D打印笔快挡打印5min所消耗的电能为24000J；
（2）3D打印笔快挡打印时的热效率为60%；
（3）R1的阻值为1595Ω。
15．（1）闭合，接，理由见解析；（2）88Ω；（3）420s
【详解】解：（1）①由图乙知，当 断开，接时，两电阻串联；当 断开，断开或接时，电路为断路；当 闭合，断开或接时，只有电阻 接入电路，当闭合，接时，两电阻并联；
根据可知，高温档功率最高，接入电路的电阻最低；根据并联和串联电阻的规律，两电阻并联其总电阻小于其中任一电阻，两电阻串联其总电阻大于其中任一电阻，所以三种状态中，电路中总电阻最大，电路中总电阻最小；所以为低温档，为中温档，为高温档；
故当闭合，接时，养生壶为高温档。
（2）当 闭合，断开或接时，只有电阻 接入电路，养生壶处于中温档；由可得，的阻值为
（3）由可得，一壶水的质量为
将初温是的一壶水烧开，水吸收的热量为
养生壶高温档加热效率为，即烧开水消耗的电功为
由可得，烧开一壶水需要的时间为
答：（1）闭合，接，理由见解析；
（2）的阻值为88Ω；
（3）在标准大气压下，使用高温档将初温是的一壶水烧开，若养生壶高温档加热效率为，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间为420s。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
