专题 电流的热效应——电热器多挡问题--2021-2022学年九年级物理下册知识点和分类专题练习同步教案（苏科版）

第十五章 电功和电热 专题：电流的热效应——电热器多挡问题 1．如图是一个电加热器的工作原理图，其中R1和R2是阻值不变的发热电阻。表中是它的部分参数。当开关S和S1都闭合时，电加热器处于　加热　（选填“加热”或“保温”）状态；电阻R1与R2的阻值之比是　10：1　；加热器在保温状态下正常工作5min。电阻R2产生的热量是　3000　J。 额定电压 220V 额定加热功率 1210W 额定保温功率 110W 【分析】（1）开关S和S1都闭合时，只有R2连入电路中；只闭合开关S，两电阻串联；根据P判断出功率的大小从而可知其工作状态； （2）由表中数据知，加热和保温状态的功率，根据P计算两电阻的比； （3）由Q＝W＝Pt计算保温状态下电路5min消耗电能，由Q1：Q2＝R1：R2计算电阻R2产生的热量。 【解答】解： （1）由电路图可知，开关S和S1都闭合时，只有R2连入电路中，电路电阻较小，根据P可知，电功率较大，电加热器处于加热状态； 只闭合开关S，两电阻串联，电路电阻较大，根据P可知，电功率较小，电加热器处于保温状态； （2）由表中数据知，P加热＝1210W、P保温＝110W， 则：P加热1210W， P保温110W， 所以：P加热：P保温：1210W：110W 即：（R1+R2）：R2＝11：1， 解得：R1：R2＝10：1； （3）保温状态下正常工作5min，电路产生热量： Q保温＝W保温＝P保温t＝110W×5×60s＝33000J， 而Q1：Q2＝I2R2t：I2R2t＝R1：R2＝10：1， 所以，Q2Q保温33000J＝3000J。 故答案为：加热；10：1；3000。 【点评】本题考查了串联电路特点、电功率公式以及电热公式的灵活应用，关键是正确分析开关在不同状态下电加热器的工作状态。 2．新型电饭锅采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图甲所示。R1和R2均为电热丝，S、S1都闭合时为加热烧煮状态，S闭合、S1断开时为保温焖饭状态。煮饭时，把电饭锅接入220V电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图象如图乙所示。求： （1）S和S1都闭合时电饭锅的电功率； （2）电热丝R2的阻值； （3）这30min内电饭锅产生的热量。 【分析】（1）S和S1都闭合时，电阻R1与R2并联；电路中电流最大，由乙图可知此时电流值，则利用P＝UI求出功率； （2）开关S1断开时，电路中只有R1工作，由乙图可知通过R1的电流值，根据并联电路的电流特点可知通过R2工作时的电流值，然后根据欧姆定律即可求出R2的阻值。 （3）利用P＝UI求出只有R1工作时功率；由乙图可知：30min内两种情况下各自的工作时间，利用W＝Pt分别求出两种情况下各自产生的热量，最后求其和即可。 【解答】解：（1）S和S1都闭合时，电阻R1与R2并联；由乙图可知此时电流值Imax＝3A， 则功率Pmax＝UImax＝220V×3A＝660W； （2）开关S1断开时，电路中只有R1工作，由乙图可知通过R1的电流值I1＝2A， 则根据并联电路的电流特点可知：电阻R1与R2并联时；I2＝Imax﹣I1＝3A﹣2A＝1A， 根据欧姆定律得：R2220Ω。 （3）只有R1工作时功率P1＝UI1＝220V×2A＝440W； 由乙图可知：t′＝10min+（20min﹣15min）＝15min＝900s， t″＝（15min﹣10min）+（30min﹣20min）＝15min＝900s， 则Q′＝W′＝Pmaxt′＝660W×900s＝5.94×105J， Q″＝W″＝P1t″＝440W×900s＝3.96×105J， Q＝Q′+Q″＝5.94×105J+3.96×105J＝9.9×105J。 答：（1）S和S1都闭合时电饭锅的电功率为660W； （2）电热丝R2的阻值为220Ω； （3）这30min内电饭锅产生的热量为9.9×105J。 【点评】本题考查电功率的计算，根据是结合电路图会对图象的分析，知道两种状态下对应的电流值时关键。 3．有一种家用电热水壶常有“烧水”和“保温”两个挡，如图是其内部简化电路图，R0，R1为发热电阻，已知R0＝55Ω，R1＝1045Ω，当S接2时，电热水壶处于　加热　（加热/保温）挡，当S接1时，通电10min产生的热量是　2.64×104　J。 【分析】电路电压U一定，由P可知，电阻越大，电功率越小，分析电路图确定电热水壶的状态；由I计算电路中电流，由W＝UIt计算通电10min电路产生的热量。 【解答】解：由电路图可知，当开关S置于“2”挡时，R1被短路，只有R0接入电路，电路电阻最小，电热水壶电功率最大，处于加热状态；当开关S置于“1”挡时，两电阻串