2024年中考山东专用物理一轮知识点梳理复习第十五章 第4课时 多挡位加热器的相关计算

解多挡位加热器的计算的模板 ▶ 第4课时　多挡位加热器的相关计算 (2023·潍坊)恒温箱广泛应用于医疗、科研、化工等行业部门，图示为某恒温箱的工作原理图。S为电源开关，通过控制温控开关S1可实现“保温”“加热”两个挡位间的切换。电源电压U＝220 V，R1、R2是电热丝，R1＝440 Ω，“加热”时恒温箱的电功率P加热＝550 W。将恒温箱两气孔封闭，闭合开关S，S1置于“加热”挡位，箱内温度从20 ℃升至设定的恒温温度，用时130 s，该段时间内的加热效率η＝80%。恒温箱的容积V＝2 m3，箱内空气密度ρ＝1.3 kg/m3，箱内空气的比热容c＝1.0×103 J/(kg·℃)。求： (1)“保温”时恒温箱的电功率； (2)电热丝R2的阻值； (3)恒温箱的恒温温度。 1．(2023·云南)某型号的电炖盅有“高温”和“低温”两个挡位，其简 化电路如图、部分参数如表所示。同时闭合开关S、S1，电炖盅处于_____ 挡。1 kW·h电能可供电炖盅在“高温”挡正常工作______h。 高温 0.5 2．(2023·四川南充)(多选)有一台家用电水壶，如图是其内部电路的简 图，R1、R2均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功 能的切换。电水壶加热功率为1 000 W，保温功率为44 W，用此水壶加热 初温20 ℃、体积为1 L的水400 s刚好沸腾[忽略温度对电阻阻值的影响， 大气压为一个标准大气压，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，ρ水＝1.0× 103 kg/m3]。则下面说法正确的是( ) A．旋转旋钮开关到“1”时，水壶处于保温挡 B．水吸收的热量为3.36×104 J C．此热水器加热挡的热效率为84% D．在保温时，接入电路电阻的阻值为48.4 Ω AC 3．(2023·广东)图甲是用某款3D打印笔进行立体绘画时的场景。打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化。加热电路简化后如图乙所示，电源电压恒为6 V，R1和R2为发热电阻丝，只闭合S1时低温挡工作，S1、S2都闭合时高温挡工作，高温挡和低温挡的功率比为4∶3，R1＝4Ω，忽略电阻丝阻值随温度变化。求： (1)通过R1的电流； (2)低温挡的功率； (3)R2的电阻值。 4．(2023·辽宁锦州)小明家一款新型电烤箱铭牌上的部分参数如图甲所示，其简化电路如图乙所示，R1、R2均为电热丝(阻值不随温度变化)。求： (1)该电烤箱在额定保温功率下工作时的电流； (2)电热丝R2的阻值； (3)傍晚用电高峰期，小明想测量电烤箱在工作时的实际电压，于是他断开了家中其他用电器，仅让电烤箱在加热状态下工作，1 min 内如图乙所示的电能表转盘转了50 r，则电烤箱两端的实际电压是多少？ 解：由图可知，当闭合开关S，温控开关S1置于右边两个触点时，R1和R2并联，此时电路中的总电阻最小，由P＝eq \f(U2,R)可知，电路中的总功率最大，恒温箱处于加热挡；当闭合开关S，温控开关S1置于左边触点时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，恒温箱处于保温挡。 (1)“保温”时恒温箱的电功率：P保＝eq \f(U2,R1)＝eq \f(（220 V）2,440 Ω)＝110 W。 (2)由于并联电路中各用电器的电功率之和等于电路的总功率，则加热挡工作时R2的电功率： P2＝P加热－P保＝550 W－110 W＝440 W， 由P＝eq \f(U2,R)可知，R2的阻值：R2＝eq \f(U2,P2)＝eq \f(（220 V）2,440 W)＝110 Ω。 (3)由P＝eq \f(W,t)可知，恒温箱消耗的电能： W＝P加热t＝550 W×130 s＝71 500 J， 由η＝eq \f(Q吸,W)可知，恒温箱内气体吸收的热量： Q吸＝ηW＝80%×71 500 J＝57 200 J， 由ρ＝eq \f(m,V)可知，恒温箱内气体的质量： m＝ρV＝1.3 kg/m3×2 m3＝2.6 kg， 由Q吸＝cm(t－t0)可知，恒温箱的恒温温度： t温＝eq \f(Q吸, cm)＋t0＝eq \f(57 200 J,1.0×103 J/（kg·℃）×2.6 kg)＋20 ℃＝42 ℃。 解：(1)由题意可知，电源电压恒为6 V，只闭合S1时，电路中只有R1工作，则R1两端电压为6 V，R1＝4 Ω，根据欧姆定律可得，通过R1的电流：I1＝eq \f(U,R1)＝eq \f(6 V,4 Ω)＝1.5 A。 (2)只闭合S1时低温挡工作，电路中只有R1正常工作，，则低温挡的电功率： P低＝UI1＝6 V×1.5 A＝9 W。 (3)S1、S2都闭合时高温挡工作，R1和R2并联，高温挡和低温挡的功率比为4∶3，即eq \f(P高,P