拔高学习 13 家用电器相关计算-2024-2025学年教科版物理九年级上学期

教科版 九年级全 拔高学习 13  家用电器相关计算 类型 1  用电器铭牌信息相关计算 知 识 总 结 用电器的铭牌是用电器的“身份证”，铭牌的主要内容有额定电压、额定功率或额定电流等。用电器生产出厂，其额定电压、额定功率就是确定的，而实际电压和对应的实际功率是不确定的，会随用电器工作条件的改变而变化。只有用电器两端的实际电压等于额定电压时，实际功率才等于额定功率，用电器才能正常工作。 典例提分法 2 [2023• 北京期末]如图所示为某家用电热水器铭牌上的部分参数该电热水器接入家庭电路中使用时， 例1 典 例 讲 解 典例提分法 3 下列说法正确的是( ) A．该电热水器的额定电流为 10 A B．该电热水器正常工作 1 min 消耗的电能为 2 000 J C．1 度电可以让该电热水器正常工作 0.5 h D．该电热水 器两端的实际电压小于 220 V 时，其实际功率仍为2 000 W 典 例 讲 解 典例提分法 4 【思路引导】 D 待求量： 实际功率 P 实 已知量： 实际电压 U 实＜ 220V，额定电压 U 额＝ 220 V，额定功率 P 额＝2000 W 推导求解： ＝ → P 实＝ P 额 典例提分法 由 P＝UI 可得，该电热水器的额定电流I＝＝ ≈ 9.09 A，故 A 错误；由 P＝ Wt 可得，该电热水器正常工作 1 min 消耗的电能 W＝Pt＝2 000 W× 60s＝1.2× 105J，故 B 错误；由 P＝ 可得， 1 度电可以让该电热水器正常工作的时间 t'＝ ＝＝0.5 h，故 C 正确； 【点拨】 典例提分法 当电热水器两端的实际电压小于其额定电压时，该电热水器的实际功率小于其额定功率 2 000 W，故 D 错误。 【答案】 C 典例提分法 类型 2   多挡位电器相关计算 知 识 总 结 1. 多挡位的实质： 挡位不同→电功率不同→电路总电阻不同→电路连接不同 2. 判断思路： 电源电压一定，功率与阻值成反比，即阻值越大，功率越小，功率最小时为低温挡；阻值越小，功率越大，功率最大时为高温挡。 典例提分法 8 3. 分析步骤： 连接方式→阻值大小判断→挡位判断示例(如图)：S 闭合， R1 与 R2 串联；S、S0 闭合， R1 单独接入电路→ R1 与 R2 串联的总电阻大于 R1 →S、S0 闭合时为高温挡，S 闭合时为低温挡。 注： 若上图中仅 R1 为加热电阻， 则低温挡时加热功率 P＝I2R1＝() 2R1。 典例提分法 [2023·陕西 A 卷]如图甲所示是某型号电暖器。它有高温、低温两个挡位，其简化电路如图乙所示， R1 和 R2 均为发热电阻，其部分参数如表所示。 例2 典 例 讲 解 额定电压 220 V 额定功率 高温挡 2 200 W 低温挡 1 100 W 典例提分法 10 (1) 该电暖器是利用电流的_________效应工作的。当开关 S1、S2 均闭合时，电暖器处于_________挡。 热 高温 典例提分法 (2) 该电暖器在低温挡正常工作时，电路中的电流是多少？在高温挡正常工作时，发热电阻 R2 的阻值是多少？ 解：S1 闭合， S2 断开时， 电路为 R1 的简单电路， 电路中的电阻最大， 电功率最小， 电暖器处于低温挡， 由P＝UI 可知， 在低温挡正常工作时， 电路中的电流 I 低 ＝＝ ＝5 A； 在高温挡正常工作时， 两电阻并联， 由并联电路的特点可知， 此时 R1 两端的 典例提分法 电压与低温挡时 R1 两端的电压相等， 由 P＝ 可知， 此时R1 的电功率与低温挡时 R1 的电功率相等， 即 P1＝P 低 ＝1100W， 则此时 R2 的电功率 P2＝P高－P1＝2200W－1100W＝1100W，故发热电阻 R2＝ ＝ ＝44Ω。 典例提分法 【思路引导】 (2) 待求量： 低温挡电流 I 低，高温挡正常工作时 R2 的阻值 已知量： 额定电压 U 额，额定功率P 高、 P 低   低温挡等效电路R1   高温挡等效电路R1R2 逆向推导求解： I 低＝   R2＝ → P2＝P 高－P1 典例提分法 (3) 在某次用电高峰期，小明用电力监测仪测出该电暖器在低温挡工作时的实际电压为 210 V，实际功率为 900 W。小明认为实际功率小于额定功率只是因为实际电压小于额定电压。请你通过计算判断小明的观点是否正确。 典例提分法 解：由 P＝ 可知， R1＝ ＝ ＝44 Ω， 实际电压为 210V 时， 低温挡的实际功率 P 低实 '＝ ＝ ≈ 1 002 W ＞ P 低实 ＝900 W， 因此小明的观点不正确。 典例提分法 【思路引导】 (3) 待求量： 实际电压产生的实际功率 P 低实' 已知量： 低温挡时R 1的功率P 低，测量得到的实际电压 U 实、实际功率 P 低实 逆向推导： P 低实'＝ → R1＝ 分析求解： 比较 P 低实和 P 低实'，得出结论 典例提分法 类型 3   电热器电路设计及改装 原理： 一般电压不变 ， 改变电路中电阻的大小，从而改变电热器的功率。 ▶使功率变大： 减小电路中的电阻→①换阻值更小的电阻；②给原电路并联一个电阻。 ▶使功率变小： 增大电路中的电阻→①换阻值更大的电阻；②给原电路串联一个电阻。 方 法 指 导 典例提分法 18 [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。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。 例3 典 例 讲 解 典例提分法 19 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 典例提分法 (1)求电锅在高温挡正常工作时的电流。 解：由 P＝UI 可知， 电锅在高温挡正常工作时的电流 I 高 ＝ ＝ ＝5A。 典例提分法 (2)求电锅中温挡功率。 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 典例提分法 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， 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＝150W－60W＝90W。 典例提分法 【思路引导】 (2) 待求量： 中温挡功率 P 中 已知量： 高温挡功率 P 高，R1 的阻值 ，额定电压 U 逆向推导求解： P 中＝P2＝P 高－P1→ P1＝ 典例提分法 (3) 电路设计 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R 0 规格。 解：由 P＝ 可知， 电热丝 R2＝ ＝ ＝10Ω。已知低温挡的功率最小为 20W， 由 P＝ U2R 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， 典例提分法 R0 接入电路的最大电阻R0 大 ＝R 总大 －R2＝45Ω－10Ω＝35Ω， 则规格为“30Ω 3 A” 的 R0不符合要求； 低温挡的功率最大为 50W， 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“40Ω 2A” 的 R0。 典例提分法 【思路引导】 (3) 待求量： 低温挡功率范围内 R0的规格(极值) 已知 量： 低温挡功率 P 低范围 (20~50W)， R0 的三种规格“30Ω  3 A”“40 Ω  2 A”“50 Ω  1.5 A” 逆向推导求解： 结合最大电流和最大阻值确定电阻规 格I 大＝ R0 大＝R 总大－R2 → R 总大＝ ， R2＝ 典例提分法 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)。 方 法 针 对 练 容量 /kg 3.0 额定电压 /V 220 加热功率 /W 1 100 保温功率 /W 200 典例提分法 28 (1)正常加热时，通过电路的电流是多少？ 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＝＝ ＝5A。 典例提分法 (2) 电路模型构建 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。 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 ＝ ＝ ＝ 典例提分法 242 Ω＝R1＋R2，所以当电饭锅处于保温挡时， R1、 R2 串联，则电路图如下：   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。 典例提分法 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。 典例提分法 32 (1)求鼠标垫的电阻。 解：鼠标垫的电阻 R 鼠标垫 ＝ ＝ ＝5Ω。 典例提分法 (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。 典例提分法 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 ＝ ＝ ＝7Ω，故应选规格为“ 20Ω 1A” 典例提分法 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＝12V×1A＝12W；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 Δ P＝P 大 －P 小 ＝12W－5.76W＝6.24W。 典例提分法 $$