专题15 电热器及其挡位问题——2024年中考物理二轮专项复习核心考点讲解与必刷题型汇编

专题15 电热器及其挡位问题 知识一 提出问题 (1)现有两只电阻R1，R2(R1>R1)，一个电压为U的电源，你可以组装几种出连接方式不同的电路? (2)这些连接方式中电路总电阻分别是多少?关系如何? (3)这些连接方式中电路总功率分别是多少?关系如何? 结论:由P=U2/R 可知:当U一定时，发热功率P与电阻R成反比，即电阻越大发热功率越小，电阻越小发热功率越大。 知识点二 电热器多档问题 （1）串联电路的多档问题 ①短路式:两个电阻串联，把开关与其中一个电阻并联，如下图所示。当闭合开关时，有一个电阻短路，只有一个电阻工作，此时为高温档:当断开开关时，两电阻串联，电阻大一些，电热器的功率小一些，此时为低温档。 ②单刀双掷式:主要工作电阻放在干路上，一条支路用导线，一条支路连接附加电阻。当开关掷向附加电阻的支路时，两电阻串联，为低温档:当开关向导线支路时，只有主要工作电阻工作，此时为高温档。 ③公式计算:闭合S时，R短路，为高温档:P=U2/Ro闭合S断开时，R、Ro串联，为低温档: i. Ro是发热电阻R是分压电阻时，P低=[U/(R+Ro)]2/Ro ii. R、Ro都是发热电阻时，P高=U2/(R1+R2) （2）并联电路的多档问题 公式计算: i. 闭合S1接b S2断开时，低温档:P=U2/（R1+R2） ii. 只闭合S₂时，中温档:P=U2/R1 iii. 闭合 S1接a、S₂时，高温档:P=U2/R1+U2/R2 1. （2023•营口）某款带保温功能的电水壶，其简化电路图如图所示。S为总开关，S1为自动控制开关，R1和R2为阻值不变的发热电阻，R2＝840Ω，加热功率为1210W。电水壶将质量1kg、初温20℃的水烧开，加热效率为84%。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），标准大气压]。求： （1）水吸收的热量； （2）把水烧开需要多长时间（结果保留整数）； （3）电水壶的保温功率。 2. （2023•随州）如图1是陈老师办公室电热水壶的照片，如图2是其内部电路的简化图。电路主要由并联的两个支路组成：一支路是由指示灯（2V 0.1W）和“限流电阻”串联而成；另一支路接有发热盘（发热电阻）。已知电源电压为220V，水的比热容为4.2×103J•（kg•℃）﹣1。 （1）判断“限流电阻”是“大电阻”还是“小电阻”（小于10Ω为“小电阻”，大于100Ω为“大电阻”）。直接写出你判断的结论无需证明无需说明理由。 。 （2）用该电热水壶给壶内1kg、20℃的水加热，已知加热功率为1000W，加热时80%的热量被壶内的水吸收，求多长时间可以将水烧开（100℃）？ 3. （2023•山西）如图是某多功能电饭锅，具有加热和保温两挡功能（S1为总开关，S2为温控开关），其内部有两个加热电阻丝R1和R2（R1的电阻是198Ω，R2的电阻是44Ω）。某次将2kg初温为20℃的米和水加热到100℃，然后自动转入保温状态。下表是电饭锅铭牌上的部分参数，求解下列问题。[米和水混合物的比热容为4.0×103J/（kg•℃）] 容量/kg 3.0 额定电压/V 220 加热功率/W 1100 保温功率/W 200 （1）加热过程中，米和水吸收的热量。 （2）正常加热时，通过电路的电流。 （3）请你在虚线框内画出电饭锅的电路图，并结合所画的电路图说明开关是何种状态时电饭锅处于加热状态。 4. （2023•安徽）为估测一个电热水壶烧水时的电功率，小林在壶中装入质量为1kg的水，接入家庭电路中，通电加热210s，水温从20℃上升到70℃。已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。 （1）求该过程中水吸收的热量； （2）若电流产生的热量全部被水吸收，请通过计算估测该热水壶的电功率； （3）用上述方案估测出的电功率与实际功率相比，偏大还是偏小？简要说明原因。 5. （2023•无锡）图甲是某型号电开水器结构简图，图乙是它的电路原理图，控制进水口的浮球阀由不锈钢浮球、绕O点转动的金属杆ABC、连杆CD、活塞组成。使用时，将插头插入家庭电路的插座中，电压为220V。冷水自进水口进入冷水箱，再经连通管进入煮水箱，当冷水箱水位达到设定高度，浮球浮起，AB水平，连杆CD水平向右推动活塞堵住进水口，停止进水，同时开关S2闭合，开关S1与触点2接通，煮水箱中的电热管R1工作，额定煮水功率为3300W，水沸腾后经出水管溢入贮水箱，冷水再补充入煮水箱，冷水箱中水位下降，进水口打开进水，同时S2断开，重复上述过程，至贮水箱中注满水后，开关S1与触点1接通，贮水箱中的电热管R2工作，进行保温，额定保温功率为660W。保温时，S3同时接通，当电磁铁线圈中的电流达到0.02A，衔铁P被吸起（开关断开）；当电磁铁线圈中电