专项突破8 多挡住用电器电路的分析与计算-【一战成名新中考】2024河南中考物理·分层作业本

分层作业本·河南物理 模 块 五 电 学 专项突破８　多挡位用电器电路的分析与计算（１０年３考） （更多此类优质试题见精品资源库） 方法指导 １．由于电源电压不变（一般为家庭电路电压２２０Ｖ），  解决挡位问题的关键是判断用电器工作电路 电阻的大小，再根据公式Ｐ＝ＵＩ＝Ｕ ２ Ｒ判断其功率的大小，然后确定其工作挡位  ．当用电器工作电 路电阻最小时，其功率最大，此时用电器处于高温挡位或加热挡位；当用电器工作电路电阻最大 时，其功率最小，此时用电器处于低温挡位或保温挡位． ２．常见用电器三种类型的多挡位电路 类型 电路图 低温挡 高温挡 串联型 （短路式） 当Ｓ闭合、Ｓ１断开时，Ｒ１、Ｒ２ 串联，工作电路电阻最大． 此时处于低温状态，低温挡 功率：Ｐ低 ＝ Ｕ２ Ｒ１＋Ｒ２ 当Ｓ、Ｓ１都闭合时，Ｒ２被短路， 工作电路电阻最小．此时处于 加热状态，高温挡功率： Ｐ高 ＝ Ｕ２ Ｒ１ 并联型 当 Ｓ闭合、Ｓ１断开时，Ｒ１断 路，工作电路电阻最大．此 时处于低温状态，低温挡功 率：Ｐ低 ＝ Ｕ２ Ｒ２ 当Ｓ、Ｓ１都闭合时，Ｒ１、Ｒ２并联， 工作电路电阻最小．此时处于 加热状态，高温挡功率： Ｐ高 ＝Ｐ１＋Ｐ２＝ Ｕ２ Ｒ１ ＋Ｕ ２ Ｒ２ 多触点 开关型 当 Ｓ拨到 ａ点时，Ｒ１、Ｒ２串 联，工作电路电阻最大．此 时处于低温状态，低温挡功 率：Ｐ低 ＝ Ｕ２ Ｒ１＋Ｒ２ 当Ｓ拨到ｂ点时，Ｒ１断路，工作 电路电阻最小．此时处于加热 状态，高温挡功率： Ｐ高 ＝ Ｕ２ Ｒ２ ３．电热转化效率相关计算 加热时消耗的电能：Ｗ加 ＝Ｐ加ｔ加，保温时消耗的电能：Ｗ保 ＝Ｐ保 ｔ保； 被加热物体吸收的热量：Ｑ吸 ＝ｃｍ（ｔ－ｔ０）；电热器的加热效率：η＝ Ｑ吸 Ｗ加 ×１００％． 巩固练习 １．（２０１７河南５题２分）图为一电热饮水机的电 路简图，其额定电压为２２０Ｖ，具有“加热”“保 温”两种功能，对应功率分别为４００Ｗ和４０Ｗ． 当开关Ｓ１、Ｓ２均闭合时，饮水机处于　加热　 （选填“保温”或“加热”）状态，Ｒ１的阻值为 　１２１　Ω．用饮水机给２ｋｇ的水加热，当水温 升高５０℃，水吸收的热量为　４．２×１０５　Ｊ． ［ｃ水 ＝４．２×１０ ３Ｊ／（ｋｇ·℃）］ 第１题图 　　 第２题图 ２．如图是具有加热、               保温两挡功能的电热杯垫的 ８３１ 分层作业本·河南物理 模 块 五 电 学 简化电路图，Ｒ１、Ｒ２为阻值不变的加热元件， Ｒ１＝１０Ω、Ｒ２＝５Ω，工作电压为５Ｖ．电热杯垫 在加热挡工作时的电功率为　７．５　Ｗ．用电热 杯垫将１００ｇ的水温度升高５℃，该过程水吸 收的热量是　２１００　Ｊ，若电热杯垫的热效率 为８０％，则电热杯垫需要正常加热的时间是 　３５０　ｓ．［ｃ水 ＝４．２×１０ ３Ｊ／（ｋｇ·℃）］ ３．（２０２３成都）小强同学利用家庭实验室中的器 材，设计了一个可调节功率的简易“电饭锅”， 如图所示，电源电压为６Ｖ，电阻丝 Ｒ１＝５Ω， Ｒ２＝１５Ω，ａ、ｂ是两个触点．闭合开关Ｓ，当开 关Ｓ１接通触点　ａ　时，“电饭锅”的功率更 大．将 Ｒ２接入电路工作３ｍｉｎ产生的热量是 　４３２　Ｊ． 第３题图 ４．（２０２２省实验一模）如图是一款容积为２Ｌ的三 挡加热养生壶的电路原理简化图．其额定电压 ２２０Ｖ，低、中、高温挡功率分别为２００Ｗ、５００Ｗ、 １０００Ｗ．已知养生壶在额定电压下工作，ρ水 ＝ １×１０３ｋｇ／ｍ３，ｃ水＝４．２×１０ ３Ｊ／（ｋｇ·℃）．当开关 Ｓ闭合，Ｓ１接ｂ时养生壶处于　高温　（选填 “高温”“中温”或“低温”）挡位．用低温挡将初 温为２０℃的满壶水加热至３６℃需要１４ｍｉｎ， 该养生壶的加热效率为　８０％　．用了一段时 间后发现低温挡不能工作、高温挡和中温挡的 发热功率相同，则故障的原因是　Ｒ２断路　 （电路中只有一处故障，故障元件是Ｒ１或Ｒ２）． 第４题图 　　 第５题图 ５．（２０２３仙桃）某款电热杯有高、中、低三挡，简 化电路如图所示，Ｓ１、Ｓ２不能同时闭合，Ｒ１的阻 值为２．５Ω．只闭合 Ｓ３时，电路中的电流为 ２Ａ．下列说法正确的是 （Ｃ ） Ａ．电源电压为１０Ｖ Ｂ．只闭合Ｓ１、Ｓ３时，电热杯处于低温挡 Ｃ．只闭合Ｓ３时，电热杯工作１ｍｉｎ产生的热 量为６００Ｊ Ｄ．加热１００ｇ水，水温由２５℃升高到３５℃， 水吸收的热量为４２０Ｊ ６． 一题多解 善于动手动脑的小明研究了汽 车座椅加热原理后，计划自制具有加热和保 温两挡功能且方便携带的加热坐垫送给爷 爷．他在网上购买了电压为５Ｖ的电源，两个 阻值为 ２．５Ω的加