专题18：多档位电路分析-2023-2024学年九年级（全一册）物理同步培优方法题型讲义（人教版）

专题18 多档位电路分析 一、基本概述 1、用电器的多挡位问题是集电热、电功、电功率于一体的综合性问题，是电学问题的重点和难点。 2、主要类型包括用电器的多挡位问题、电热器的多挡位问题。 二、解答关键 弄清楚用电器的工作特点，不同挡位对应的功率、电流、电阻等物理量。例如：豆浆机工作时主要包括加热和打浆两个过程、全自动洗衣机工作时主要包括洗衣和脱水两个过程、电吹风工作时主要明确是吹冷风还是吹热风等。 解答电热器类问题需要把握好两个关键点。 关键点一：正确判断出电热器的挡位 一般来说，电热器通常有“高温挡”“中温挡”和“低温挡”，根据电功率的公式P＝可知，当电压一定时，电阻越大，电功率越小，电阻越小，电功率越大，所以高温挡总电阻最小，低温挡总电阻最大。 关键点二：明确不同挡位的电热器结构 1、短路式：如图甲所示，两个电阻串联，用开关S1与其中的一个电阻并联，当两个开关都闭合时，电阻R2短路，只有一个电阻工作，此时为高温挡；当开关S闭合、S1断开时，两个电阻串联，总电阻最大，为低温挡。 2、单刀双掷式：如图乙所示，将主要工作电阻R1放在干路上，一条支路只用导线，另一条支路连接附加电阻。当开关S掷向附加电阻支路时，两电阻串联，为低温挡；当开关S掷向纯导线支路时，只有主要电阻R1工作，为高温挡。 3、并联式：如图丙所示，两个电阻并联，用开关S1控制两个电阻，开关S2控制其中的电阻R2，当开关S1、S2同时闭合时，两个电阻都工作，此时总电阻小，为高温挡；当开关S1闭合、S2断开时，只有电阻R1工作，此时总电阻大，为低温挡。 典例·解读 例1．某保温电热水壶电路如图所示，S是温控开关，R1为加热器。当开关S接到a时，电热水壶处于加热状态，此时通过电热水壶的电流是4A。当水烧开时，开关S自动切换到b，电热水壶处于保温状态，此时电热水壶的电功率为110W。不考虑温度对电阻阻值的影响。求： （1）加热电阻R1的阻值和加热状态时的电功率； （2）在保温状态下，通过电阻R2的电流。 【答案】（1）55Ω，880W；（2）0.5A 【解析】解：（1）当开关S接到a时，电路为R1的简单电路，电热水壶处于加热状态，由可得，加热电阻R1的阻值 加热状态时的电功率 （2）开关S自动切换到b，电热水壶处于保温状态，此时R1与R2串联，因串联电路中各处的电流相等，所以，由可得，通过电阻R2的电流 答：（1）加热电阻R1的阻值是55Ω，加热状态时的电功率为880W； （2）在保温状态下，通过电阻R2的电流是0.5A。 例2．如图甲所示是某品牌电吹风机，图乙是其内部的电路简图，表格中列出了有关参数。求： 型号 SHZ2010-624 热风温度 50～75 ℃ 额定功率 热风时：1000 W 冷风时：120 W 额定电压 220V 质量 0.5kg （1）当选择开关与BC接触时吹风机吹 风，当选择开关与AB接触时吹风机吹 风。 （2）吹热风时，电热丝的电阻是 。 （3）某人用此电吹风机吹冷风10 min，吹热风5 min，共消耗 J电能。（保留两位小数） 【答案】 冷 热 55 3.72×105 【解析】(1)[1]由图知道，当选择开关与BC接触时，电路中只有电动机工作，所以，吹风机吹的是冷风； [2]由图知道，当选择开关与AB接触时，电动机和电热丝并联均工作，所以，吹风机吹的是热风； (2)[3]吹热风时，电热丝的功率是： PR =P热-P冷=1000W-120W=880W， 由于并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由P=UI知道，通过电热丝的电流是： ； 由知道，电热丝的电阻是： ； (3)[4]由 知道，消耗的电能是： W=P冷t冷+P热t热=120W×10×60s+1000W×5×60s=3.72×105 J。 答：(1)当选择开关与BC接触时吹风机吹冷风，当选择开关与AB接触时吹风机吹热风； (2)吹热风时，电热丝的电阻是55Ω； (3)某人用此电吹风机吹冷风10 min，吹热风5 min，共消耗3.72×105 J电能。 例3．如图甲是文文同学家新买的一台冷暖空调扇，其内部简化电路如图乙所示，R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为110Ω，M是电动机．开关S1闭合后，当S2接1、2时吹冷风；当S2接2、3时吹温风；当S2接3、4时吹热风，此时空调扇的总功率为1100W．已知：电源电压为220V，c冰＝2.1×103J/（kg•℃）．求： （1）吹冷风时，在空调扇内加入冰袋会使吹出的风温度变低，若冰袋内冰的质量为lkg，温度从﹣16℃升高到一6℃时，冰从周围吸收的热量是多少？ （2）吹冷风时，电动机正常工作1h消耗的电能为0.11kW•h，此时通过