中考電學壓軸題的新亮點

在2008年各地中考試卷中，以家用電器為試題背景的電學壓軸題與往年相比發生了較大的變化，本文通過例題加以介紹，望對大家有所啟發。

一、飲水機

例1（2008年河南考題）圖1是常見的飲水機，小亮所在班級的飲水機銘牌如下表所示。他們對飲水機的工作情況進行了研究，發現當加熱內膽里的水溫達到90℃時，溫控開關就會自動斷開，停止加熱；當水溫降至60℃時，溫控開關又會自動打開重新加熱，每次加熱的時間為t＝4min。

（1）飲水機加熱一次消耗多少電能？

（2）飲水機設計加熱內膽的好處是每次只加熱少量的水，既能使人們在較短的時間內喝上熱水，又能避免一次加熱過多的水而造成浪費。請你根據前面的數據計算加熱內膽的容積。[假設消耗的電能完全轉化為水的內能，水的比熱容為c水＝4.2×103J/（kg·℃）]。

（3）某日下午放學時，值日生小剛忘了關掉飲水機，直到第二天進教室后才發現。他為自己不小心浪費了電能而內疚，因為他知道，雖然飲水機是斷續工作的，但這一晚上（約12h）也會浪費不少電能。經過一定的測量，他估算出了這一個晚上浪費的電能。請簡述測量和估算的方法，不需具體的數據計算。

分析和解：（1）飲水機加熱一次消耗的電能為W=Pt=550W×4×60s=1.32×105J。

（2）由W0=cm(t2-t1)可得，加熱內膽內所裝水的質量為

m===1.05kg，

所以，加熱內膽的容積為V===1.05×10-3m3=1.05L 。

（3）一個晚上浪費電能的估算方法是：測出飲水機兩次加熱的時間間隔△T，算出12h內的加熱次數n= ，則浪費的電能為W=nW0。

點評：本題是聯系生活實際的一道典型題，題中以家用飲水機的主要結構為知識背景，使同學們對日常生活中常見的飲水機有了更進一步的了解。在讀懂飲水機基本結構的基礎上，題中又恰到好處地提出了3個問題，這3個問題依次與電學、熱學、力學等物理知識密切相關。所以，本題的綜合程度高，涉及的知識面廣，解答難度較大，要求同學們既要有較強的閱讀理解能力，又要有邏輯思維與計算能力。

二、電熱毯

例2（2008年河北考題）某電熱毯只有一個擋位，使用不方便。小明想用一根電阻絲做發熱體與其串聯，將它改造成具有兩個擋位的電熱毯。已知原電熱毯的額定電壓為220V，為了測定它的額定功率，小明把它與一個標有“220V25W”燈泡串聯在家庭電路中(如圖2所示)，電壓表的示數為176V。(電源電壓恒為220V，不考慮溫度對電阻阻值的影響)求：

（1）原電熱毯的額定功率多大？

（2）為了使改造后的電熱毯(如圖3所示)在低溫擋位時的總發熱功率為原電熱毯額定功率的五分之三，小明需要一個阻值多大的電阻絲？(保留一位小數)

（3）改造后的電熱毯在低溫擋位時工作10min，R0消耗多少電能？

分析和解：（1）燈泡的電阻RL===1936?贅。

R0兩端的電壓U0=U-UL=220V-176V=44V，

由于R0與燈泡L串聯，所以R0=RL=×1936?贅=484?贅，

原電熱毯的額定功率為P額===100W。

（2）改造后的電熱毯在低溫擋位工作時，R0與Rx串聯，總發熱功率為：

P=P額=×100W=60W 。

電路的總電阻為：R==≈806.7?贅，

所以，電阻絲的阻值為：Rx =R-R0=806.7?贅-484?贅=

322.7?贅。

（3）改造后的電熱毯在低溫擋時，消耗的電能為W0=P0t=I2R0t=（）2R0t=()2×484?贅×10×60s=21600J。

點評：若將電熱毯改裝成3個擋位，應再串聯一個電阻，然后在所串聯的電阻兩端再并聯上一個開關即可達到要求。若同學對此感興趣，可自行設計出更切合實際的電路。電熱毯一般是多擋控制電路，這種電路設計在日常生活中到處可見，如電風扇等。類似這樣的試題在中考試卷中曾多次出現，望能引起大家的關注。

三、電飯鍋

例3（2008年泰州考題）圖4是電飯鍋的實物圖，圖5（甲）是它的內部電路圖，圖5（乙）是電路簡圖，它有“高溫燒煮”和“燜飯、保溫”兩擋，由溫控開關自動控制。煮飯時，先要按下溫控開關按鈕，到達設定溫度（飯已煮熟）時，按鈕會自動彈起。

（1）對照觀察圖5（甲）和（乙），溫控開關按鈕未按下時，“燒煮電路部分”與“保溫電路部分”是關系（選填“串聯”或“并聯”）；按下溫控開關按鈕，“燒煮電路部分”的電壓為 V，“保溫電路部分”將（選填“工作”或“不工作”）；溫控開關按鈕彈起后，電路中的電流比原來 （選填“大”或“小”）。

（2）當溫控開關按鈕按下時，電飯鍋電路的總功率為1100W。求：“燒煮電路部分”的電阻R1。

（3）溫控開關按鈕彈起后，電飯鍋電路的總功率為44W。求：①電路中的電流；②“保溫電路部分”的電阻R2。

（4）已知，只有當指示燈和限流器兩端的電壓與電源電壓相差不大時，指示燈才會發光。請通過相關計算分析、說明為什么溫控開關按鈕彈起時，紅燈熄滅而黃燈亮。

分析和解：（1）當溫控開關按鈕未按下時，“燒煮電路部分”與“保溫電路部分”是串聯的；按下溫控開關按鈕，“燒煮電路部分”的電壓為220V，“保溫電路部分”將不工作；溫控開關按鈕彈起后，電路中的電流比原來小。

（2）當溫控開關按鈕按下時，電路中只有R1工作，所以“燒煮電路部分”的電阻為R1===44?贅。

（3）當溫控開關按鈕彈起時，電路中R1與R2串聯，在這種電路狀態下：

①電路中的電流I′===0.2A，

電路中的總電阻為R總===1100?贅。

②根據串聯電路中的電阻關系，可求出“保溫電路部分”的電阻為R2=R總-R1=1100?贅-44?贅=1056?贅。

（4）當溫控開關按鈕彈起時，電路中R1與R2串聯，因U1=I'R1=0.2A×44?贅=8.8V?塏220V，U2=U-U1=220V-

8.8V≈220V，所以，紅燈不亮黃燈亮。

點評：（1）本題以電飯鍋為背景，通過電路圖提供所需信息，求解過程中必須將對電路圖的分析和對文字的分析聯系起來，在此基礎上尋找與其相關的電學知識之間的關系，然后再設法求解。

（2）電器的原理圖與教材中的串、并聯電路還有很大的區別，在明確原理的基礎上將實際問題轉化為能用所學知識解決的物理問題，這既是分析問題的基礎，也是展示能力的關鍵所在。