拔高学习13家用电器相关计算 类型3电热器电路设计及改装 习题课件 2023-2024学年北师大版物理九年级上学期

典例提分法 拔高学习13　家用电器相关计算 类型3　电热器电路设计及改装 例3[2023·广安]轩轩设计了一款高、中、低三个挡位的迷你多功能电锅，其部分设计参数如表所示，简化电路如图所示，R0、R1、R2为电热丝，其中R1＝15 Ω。 额定电压 30 V 高温挡功率 150 W 中温挡功率 ？ W 低温挡功率范围 20～50 W 典例讲解 2 电锅在高温挡、中温挡工作时，开关S2均处于闭合状态；在低温挡工作时，开关S1、S2均处于断开状态，闭合开关S，移动滑片，可调节低温挡的功率。 典例讲解 3 (1)求电锅在高温挡正常工作时的电流。 典例讲解 4 (2)求电锅中温挡功率。 典例讲解 5 典例讲解 因高温挡时总功率等于R1、R2消耗电功率之和，且R2在高温挡和中温挡消耗的电功率不变，即P高＝ P1＋P2＝P1＋P中，所以电锅中温挡功率 P中＝P高－P1＝150 W－60 W＝90 W 典例讲解 (3)R0现有“30 Ω　3 A”“40 Ω　2 A”“50 Ω　1.5 A”三种规格，为了达到轩轩设计的低温挡功率范围，请通过计算说明他选择的R0规格。 典例讲解 8 典例讲解 1．[2023·山西节选]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)，部分参数如表，其内部有两个加热电阻丝R1和R2(R1的电阻是198 Ω，R2的电阻是44 Ω)。 容量/kg 3.0 额定电压/V 220 加热功率/W 1 100 保温功率/W 200 方法针对练 10 (1)正常加热时，通过电路的电流是多少？ 方法针对练 11 (2)请你画出电饭锅的电路图，并结合所画的电路图说明开关处于何种状态时电饭锅处于加热挡。 方法针对练 12 所以当电饭锅处于保温挡时，R1、R2串联，则电路图如下： 方法针对练 方法针对练 2．[2023·重庆B卷节选]李老师桌上有一张老式加热鼠标垫(内有一根加热电阻丝)，如图所示，鼠标垫规格为“5 V　5 W”。忽略温度对电阻的影响。 方法针对练 15 (1)求鼠标垫的电阻。 方法针对练 16 (2)月月想帮李老师扩大鼠标垫的温度调节范围，现有12 V的电源、规格为“5 Ω　2 A”“20 Ω　1 A”的两个滑动变阻器。她准备用滑动变阻器来保护电路并调节鼠标垫的加热功率，请你帮她选择合适的滑动变阻器接入电路，并计算改装后电路消耗的最大功率与最小功率的差值。 方法针对练 17 方法针对练 方法针对练 方法针对练 解：由P＝UI可知，电锅在高温挡正常工作时的电流I高＝＝＝5 A 解：由图可知，当开关S、S1、S2都闭合时，R1、R2并联；当开关S、S2闭合，S1断开时，只有R2工作；当开关S闭合，S1、S2断开时，R2与R0串联。根据串、并联电路的电阻特点可知，当开关S、S1、S2都闭合时，电路中的总电阻最小，由P＝可知，电路中的总功率最大，电锅处于高温挡； 当开关S、S2闭合，S1断开时，电路中总电阻较小，总功率较大，电锅处于中温挡；当开关S闭合，S1、S2断开时，电路中总电阻最大，总功率最小，电锅处于低温挡。高温挡时R1消耗的电功率 P1＝＝＝60 W 解：由P＝可知，电热丝R2＝＝＝10 Ω。已知低温挡的功率最小为20 W，由P＝可知，电路中的最大总电阻R总大＝＝＝45 Ω 根据串联电路的电阻特点可知，R0接入电路的最大电阻R0大＝R总大－R2＝45 Ω－10 Ω＝35 Ω 则规格为“30 Ω　3 A”的R0不符合要求；低温挡的功率最大为50 W，由P＝UI可知，电路中的最大电流 I大＝＝≈1.67 A 则规格为“50 Ω　1.5 A”的R0不符合要求。所以应该选择规格为“40 Ω　2 A”的R0 解：由表格数据可知，电饭锅的加热功率P加热＝ 1 100 W，由P＝UI可知，正常加热时，通过电路的 电流I＝＝＝5 A 解：由P＝可知，电饭锅处于加热挡时电路中的电阻R加热＝＝＝44 Ω＝R2，所以当电饭锅处于加热挡时，电路中只有R2工作；电饭锅处于保温挡时电路中的电阻R保温＝＝＝242 Ω＝R1＋R2， 当开关S1、S2都闭合时，只有R2工作，电路中的总电阻最小，由P＝可知，电路的总功率最大，电饭锅处于加热挡。 解：鼠标垫的电阻R鼠标垫＝＝＝5 Ω 解：鼠标垫允许通过的最大电流 I鼠标垫大＝＝＝1 A 用滑动变阻器来保护电路并调节鼠标垫加热功率，滑动变阻器应与鼠标垫串联，根据串联电路的电压规律，滑动变阻器至少应负担的电压 U滑＝U－U鼠标垫＝12 V－5 V＝7 V 滑动变阻器接入电路的最小电阻 R滑小＝＝＝7 Ω 故应选规格为“20 Ω　1 A”的滑动变阻器接入电路。因为电路中允许通过的最大电流为1 A，所以改装后电路消耗的最大功率P大＝UI鼠标垫大＝12 V×1 A＝12 W 当滑动变阻器连入电路的电阻最大时，电路消耗的最小功率P小＝＝＝5.76 W 所以改装后电路消耗的最大功率与最小功率的差值 ΔP＝P大－P小＝12 W－5.76 W＝6.24 W $$