2024年中考物理复习计算题之用电器多挡位问题

每天进步一点点，涓流汇聚成大海。 中考物理电学多档位计算问题专练 诀窍：串小并大。 浅释：在电热器多档位问题中，电阻串联起来使用时的档位电功率最小（是低温档），电阻并联起来使用时的档位电功率最大（是高温档）。 详解:多档位问题是集电热、电功、电功率于一体的综合性问题，主要类型有用电器的多档位问题、电热器的多档位问题。用电器多档位问题主要有豆浆机、全自动洗衣机、电吹风机等，特点是含有电动机。电热器多档位问题主要有电饭锅、保温电热水壶、电热器等，特点是纯电阻电路。本文主要解决电热器的多档位问题。 有两个电阻R1和R2，假设R1＞R2； 两个电阻的连接方式可以是串联，也可以是并联，如下图。 根据串并电阻的特点，R串＝R1＋R2；1/R总=1/R1+1/R2；可得：R串＞R1＞R2＞R并。假设图1、图2、图3和图4都接入到电压相同的电路中，根据P=U2/R总可得：当U一定时，若电路中R总越大，P越小；若电路中R总越小，P越大，所以，P串＜P1＜P2＜P并，即串联电阻最大电功率最小，并联电阻最小电功率最大，简记“串小并大”。在实际生活中，电饭锅、电热水壶等多档位的电热器，不管处于什么档位，电路两端的电压始终不变，为家庭电路电压220V，因此多档问题恰好是“串小并大”。 解答电热器类问题时，需要把握好两个关键点。第一个关键点是正确判断电热器的档位，详见前面的介绍。第二个关键点是明确不同档位的电热器结构。实际运用时，不一定每一道多档位问题都会出现电阻串联和并联同时使用，若只有串联或只有并联，诀窍“串小并大”一样适用。 总结：解决初中物理用电器多档位问题的一般步骤： 1. 明确档位：确定不同档位下电路的连接情况，比如是串联还是并联。 2. 分析电阻：根据电路连接，判断不同档位时总电阻的大小变化。一般来说，电阻越小，功率越大，档位越高。 3. 计算功率：利用电功率的公式 P=U²/R（其中 P 表示功率，U 表示电压，R 表示电阻），结合已知条件计算不同档位下的功率。 4. 比较大小：通过比较不同档位功率的大小，确定对应的工作状态。 具体做题时，要仔细分析电路结构的变化，结合相关公式进行推理和计算。同时，要注意题目中给出的电压等条件是否恒定。 例如，对于一个可通过开关切换不同电阻的电路，当开关处于某一位置使总电阻较小，根据公式可算出功率较大，即为高档位；反之，当开关使总电阻较大时，功率较小，为低档位。 希望同学们多找一些相关的题目进行练习，以更好地掌握这类问题的解题方法。 经典习题 1．某电火锅其内部简化电路如图所示，R1、R2为阻值一定的电热丝，且R1<R2。通过控制开关S1、S2的断开或闭合状态，可以让电火锅在不同挡位工作，高、中、低温挡电功率分别为1500W、1000W、500W，额定电压为220V。 （1）当开关S1断开，S2闭合时，电火锅处于 状态（选填“高温挡”、“中温挡”或“低温挡”），求出此时电路中的电流为 A（保留一位小数）； （2）求R1和R2的阻值之比为 ； （3）若家庭电路的电压是220V，某插座的额定电流是5A，用该插座仅给电火锅供电，从安全用电和加热快这两个角度综合考虑，应选择哪个挡位？ 通过计算和文字说明理由。 2．某同学购买衣服时发现部分羽绒服具有利用移动电源（即充电宝）进行电加热的功能，如图甲所示。通过观察标签，该同学了解到该羽绒服胸部按钮有“高温”、“低温”和“关”三个挡位，进一步查阅资料发现，其“高温”挡功率为20W，“低温”挡功率为8W，该羽绒服加热部分的电路简图如图乙所示，若该羽绒服配备的移动电源容量为10000mA·h，电压恒为5V，S为挡位切换开关，R1和R2均为为电热丝。 （1）当S闭合时，是什么挡位，请说明理由； （2）通过计算求出电热丝R2的阻值； （3）将配备的移动电源充满电，求理论上可以使羽绒服在低温挡位工作的最长时间。      3．火锅是人们比较喜欢的一种饮食方式，如图为小明家使用的一款电火锅工作电路的原理图，它有高、中、低三个加热挡位，正常工作时，低温挡功率为高温挡功率的，R1为242Ω，R2为60.5Ω。（忽略温度对电阻的影响） （1）请指出开关置于什么接线柱时，火锅处于低温挡？R3的阻值是多少Ω？ （2）电火锅处于高温挡正常工作时，可以在405秒内使1kg的水温度从19℃刚好升高到100℃，求此时的加热效率？ （3）用电高峰时，小明关闭家中的其他用电器，只让电火锅和液晶电视机一起独立工作，刚好加热到100℃，用时500秒，火锅前后的加热效率不变，请通过计算判断此时通过液晶电视机的电压和电流分别是多少？[电能表的铭牌上标有3000r/（kW•h），c水=4.2×103J/（kg•℃）] 4．如图甲为某品牌多挡位咖啡机，有