2023年中考物理专题复习——电功率挡位问题

历届中考生最畏惧的一类物理压轴题——挡位问题 这种电学综合压轴题，往往涉及到的恰恰都是学生们司空见惯的生活用电器，这部分用电器主要包括“电热水壶”、“电风扇”、“电烤箱”、“电吹风机”、“电热毯”、“豆浆机”、“电热马桶盖”、“热得快”、“空气净化器”、“水族箱”、“电热足浴盆”、“电磁炉”、“电热炉”、“滚筒洗衣机”、“冰柜”、“恒温调奶器”、“电加热座椅”、“养生壶”等等。 这些家用电器都重点考查了电学内容中的“串并联电路特点、电能、电功公式、电功率公式、实际功率与额定功率之间关系、总功率与各用电器功率之间关系、欧姆定律、焦耳定律、挡位问题、公式的适用条件”等内容。 “挡位分析” 利用开关控制用电器的电功率 知识原形：电压相同 两挡开关的设计 三挡开关的设计 以其中“电饭锅”为例，重点会从“挡位”问题做文章。 记住：“保温、小火”都是“抵挡位”！“加热、大火”都是“高挡位”！挡位一定要判断正确，要牢牢记住，电阻越小，挡位越高，电阻最小时，挡位最高！ 另外还要记住由于电功以及电功率的公式都有四五个，灵活选择最佳公式是提高效率和准确度的最好方法！ 例1.电热加湿器靠电流的热效应。某种家用电热加湿器相关参数、外形、电路简化图如图所示。电热器的电热丝浸没在加热仓的水中产生热量，使加热仓中的 水沸腾变成蒸气喷出，增加环境湿度。当加热仓中的水减少到一定程度时，自动阀门智能打开，水由储水箱进入到加热仓中。 工作电压220V 工作频率50Hz 最大运行功率40W 储水箱容量2.4L 尺寸高315mm，底部直径168mm 满水工作时间高气雾量10h，低气雾量24h （1）当气雾调节器R2的滑片移到最左边时，加湿器以最大运行功率工作，求电热丝R1的电阻值； （2）如果加热仓内冷水的温度为20℃，用最大运行功率工作，经过5min36s，水沸腾产生蒸气，求加热仓中水的体积；[c水=4.2×103J/(kg·℃)，ρ水=1×103kg/m3，电热丝R1产生的热量全部被水吸收，环境为标准大气压] （3）当滑片移到最右端时，气雾调节器R2的阻值为1210Ω，加湿器以最低气雾量工作，求此时电热丝R1的电功率是多少瓦？24小时R1消耗多少度电？ 解析：（1）此时R2被短路，只有R1工作 （2）Q吸=Q放=W=Pt=40W×（5×60s+36s）=13440J 由Q吸=cmΔt知： （3） W=P1t=0.01kW×24h=0.24kW·h 例2.如图甲所示是某家用多功能电炖锅，深受消费者认可和青睐。它有三段温控功能；高温炖，中温煮和低温熬，图乙是它的简化电路图，下表是该电炖锅的部分参数。[ρ水=1×103kg/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)，g=10N/kg] （1）开关S1、S2处于什么状态，电炖锅为低温挡，说明判断依据； （2）求R1、R2的阻值； （3）在标准大气压下，使用高温挡将初温是12℃的一锅水烧开，若电炖锅高温挡加热效率为80%，求烧开一锅水需要的时间。 项目 参数 电源电压/V 220 中温挡功率/W 400 高温挡功率/W 1100 容积/L 1 解析：（1）当S1断开、S2接A时，两电阻串联，总电阻最大，U电源不变 由知：P最小，为低温挡 （2）S1闭合、S2断开时，只有R1接入电路，为中温挡 S1闭合、S2接B时，两电阻并联，为高温挡 P2=P高－P低=1100W－400W=700W 故： （3）m=ρV=103kg/m3×1×10-3m3=1kg Q吸=cmΔt=……=3.696×105J 例3.如图甲所示为一款电暖桌，它具有桌面烫手、桌底暖脚功能，同时具有内置电陶炉，并且可以通过电动升降实现茶几、办公桌和餐桌的功能转换。产品铭牌部分如下图表所示，请回答下列问题： ××牌多功能电暖桌 取暖类型 电暖 尺寸 1200·700·580-750 电暖气功率 （400W）2000W 最大采暖面积 20m2 取暖挡位 双挡 电陶炉功率 1500W （1）电暖桌可以通过电动机由58cm高的茶几功能上升到76cm高的餐桌功能。已知桌面的质量为85kg，则电动机做的有用功为多少？（g=10N/kg） （2）电暖桌取暖功能有高、低两挡，由旋纽开关换挡，等效电路图如图乙所示，电源电压U=220V，则R2的电阻为多大？ （3）在某用电高峰期，若家庭电路中只有电陶炉在工作，发现标有“3000imp/(kW·h)”的电能表的指示灯闪烁81次共用时70s，并且使壶中0.5L水从25℃升高到65℃，求此时电陶炉的实际功率及效率。（计算结果要求小数点后保留