专题12 多档位电热的计算-2022年初三毕业班物理常考点归纳与变式演练（通用版）

专题12 多档位电热的计算 考点透视 多挡位电热器是焦耳定律的一个重要应用，涉及到电热、电功、电功率的综合性问题，是电学问题的重点和难点。多挡位电热器的相关计算是中考中一个重要的考点，更侧重电功率、电热计算的考查。通过多挡位电热器的考查，能很好的考查学生对电路结构的认识，同时更能考查对电功率和电热的计算能力。 迷津点拨与点对点讲 一、多挡位电热器挡位判断： 多挡位电热器是利用电流的热效应工作的。电热器电路是纯电阻电路，一般接在家庭电 路，电压为220V，是个常量，依据可知： ①当电路中电阻最大，电功率最小，为低挡位（保温挡）工作； ②当电路中电阻最小，电功率最大，为高挡位（加热挡）工作； ③当电阻介于最大电阻和最小电阻之间时，为中挡位（中温挡）工作。 例题1 （2021山东德州）如图甲所示，电火锅可以通过控制开关实现高、中、低三挡加热，电路图如图乙所示，R1、R2是电热丝，当S1断开，S2接a时，电火锅为______挡；当S1闭合，S2接b时，电火锅为______挡；当只有______（选填“R1”或“R2”）接入电路时，电火锅为______挡。 【答案】低温 高温 R2 中温。 【详解】由图乙可知，当S1断开，S2接a端时，R1和R2串联，此时电路的总电阻最大，由 可知，此时总功率最小，则该电火锅选用低温档工作；由图乙可知，当S1闭合，S2接b端时，R1和R2并联，此时电路的总电阻最小，由可知，此时总功率最大，则该电火锅选用高温档工作；由图乙可知，当S1断开，S2接b端时，只有R2接入电路中，此时电路的总电阻介于高温挡和低温挡的电阻之间，由可知，此时总功率不大不小，则此时电火锅为中温档。 【点拨】通常家用多挡电热器是通过改变开关状态，改变工作电路结构，从而改变用电器消耗的电功率，实现高温挡、中温挡和低温挡的转换的。 高温挡（加热挡）——通过开关的转换，实现电路的并联，并联支路越多，电阻越小，功率越大，温度越高； 低温挡（保温挡）——通过开关的转换，实现电路的串联，串联电阻越多，电阻越大，功率越小，温度越低； 中温挡——通过开关的转换，使电路中的电阻介于最大值和最小值之间，功率介于最大功率和最小功率之间。 对点练：（2021湖南湘潭）如图是小李家电火锅的简化电路图，由图可知（　　） A．R1和R2是串联的 B．开关S1控制整个电路 C．只闭合开关S，是高温档 D．开关S和S1都闭合，是高温档 二、串联型加热电路的计算： 电路图 等效电路图 挡位 功率计算 断开S： R1、R2串联，电阻最大，为低温挡 闭合S： 只有R2接入电路，电阻最小，为低温挡 例题2 （2021辽宁）如图所示，是一款利用高温水蒸气熨衣物的便携式挂烫机的简化电路图，它的工作电压为220V，电阻R1与R2的阻值不随温度变化，电阻R1的阻值为55Ω，它有高温档和低温档两种加热模式，高温档的额定功率为880W。求： （1）高温档加热时，电路中的电流为多少？ （2）低温档加热时，电路中的功率为多少？ （3）若将水箱中0.22L的水从20℃加热到100℃，挂烫机至少需要加热多长时间？[水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)]（不计热量损失） 【答案】（1）4A （2）440W （3）84s。 【详解】（1）高温档的额定功率为880W，它的工作电压为220V，高温档加热时，电路中的电流为； （2）当只闭合S1时，两电阻串联，再闭合S2时，R1短路，电路为R2的简单电路，根据串联电阻大于其中任一电阻，由可知，当只闭合S1时功率小，为低温档；两开关都闭合时为高温档，R2的阻值为，由串联电阻的规律，低温档加热时，电路的电阻R=R1+R2=55Ω+55Ω=110Ω，低温档加热时，电路中的功率为； （3）0.22L水的质量为m=ρV=1.0×103kg/m3×0.22×10-3m3=0.22kg，将水箱中0.22L的水从20℃加热到100℃，吸收的热量Ｑ＝cmｔ=4.2×103J/(kg·℃)×0.22kg×（100℃-20℃) =7.392×104J，求挂烫机加热的最短时间，故应选用高温档，因不计热量损失，挂烫机至少需要的加热时间。 【点拨】（1）在串联型加热电路中，电阻越大，根据可知，电功率越小，挡位越低，越是低温挡或保温挡。 （2）电热器是用来加热的，所以常常与比热容相关计算联系起来，考查被加热的物质吸收的热量、温度变化等，进而计算加热效率。被加热的物质吸收的热量Q吸=cm△t，消耗的电能W=Pt，加热效率。当电能全部转化为水的内能时，W=Q吸。在计算过程中，要注意被加热的物质的温度变化时，“升高了”还是“升高到”。 对点练：（2021辽宁阜新）如图，为某电水壶加热器的简化电路图。若R1阻值58Ω，