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04
微专题(十九)
第十五章 电能与电功率
多挡位电路的计算
目录
CONTENTS
1
类型1:串联挡位计算
2
类型2:并联挡位计算
3
类型3:动态多挡位计算
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1
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类型1
类型2
类型3
物理
如图是小龙家的电饭锅及电路原理图,该电饭锅有加热和保温两挡,由开关 S 进行调节。当开关 S 闭合时,电饭锅处于 挡 。 已知 R 的阻值为 61.6Ω,现将电饭锅接在 220V 的电源上,使用加热挡工作时,电饭锅的功率为 1000W , R0 的阻值为 Ω; 使用保温挡工作时,电饭锅的功率为
W 。
类型1:串联挡位计算
加热
48.4
440
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2
物理
康康家有一台家用电水壶如图甲,他发现电水壶有加热和保温两种功能。如图乙所示是其内部电路的简图,R1、R2均为加热电阻(不考虑温度对电阻的影响),
R1=501.6Ω。通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换,旋钮开关两端触头同时转动,电水壶的保温功率为88W,求:
(1)R2 阻值的大小;
(2)电热水壶的加热功率。
类型1:串联挡位计算
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类型1
类型2
类型3
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2
物理
解:(1)当旋钮开关切换到 1 时,两电阻串联,此时为保温状态,由
P= 可知,电路的总电阻 R总 = = =550Ω,根据串联电路的电阻特点可知,R2 的阻值 R2 =R总-R1 = 550Ω - 501.6Ω= 48.4Ω;
(2)在开关 S 闭合的条件下,当旋钮开关接到 2 时,电路为 R2 的简单电路,此时为加热状态,根据 P = 可得,电热水壶的加热功率
P加热 = = = 1000W。
答:略。
类型1:串联挡位计算
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3
物理
(2023 · 淄博)如图甲为一款养生壶,其加热原理如图乙所示。养生壶的额定电压为 220V , R1 、R2 均是发热电阻,其中 R2 =506Ω。养生壶正常工作时,开关置于“1 ”为加热挡,电路中电流为 5A;开关置于“2 ”为保温挡 。求:
(1)当开关置于“1 ”时,R1 的阻值及 R1 消耗的电功率;
(2)当开关置于“2 ”时,养生壶 1min 消耗的电能;
(3)将壶内 500g 的水从 20℃ 加热到 100℃ ,水吸收的热量。
[c水 = 4.2×103 J/(kg · ℃)]
类型1:串联挡位计算
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类型2
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3
物理
解:(1)开关置于“1”为加热挡,由图乙可知,此时电路中只有 R1 工作,由
I = 可知,R1 的阻值 R1 = = =44Ω;R1 消耗的电功率P1 = UI = 220V×5A = 1100W;
(2)由图乙可知,当开关置于“2”时,R1 、R2 串联,根据串联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻 R=R1+R2= 44Ω+506Ω=550Ω,养生壶 1min 消耗的电能 W = t = ×1×60s =5280J;
(3)水吸收的热量:
Q吸=c水 m(t-t0) = 4.2×103J/(kg·℃)×500×10-3kg×(100℃-20℃)= 1.68×105J
答:略。
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类型2
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4
物理
如图所示是一款有“低温”挡和“高温 ”挡的挂烫机的工作电路图,正常工作电压为 220V,加热电阻 R1=R2=88Ω,只闭合开关 S1 时,挂烫机处于 挡,此时的电功率是 W 。 当开关 S1 、S2 都闭合时,挂烫机正常工作 1min 产生的热量为 J 。
类型2:并联挡位计算
低温
550
6.6×104
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5
物理
如图甲所示,是某款电热饼铛,图乙为其加热原理电路图,R1 、R2 分别为上盘和下盘的发热电阻。某次烙饼加热和保温时的功率随时间变化关系如图丙,当温度达到 200℃ 时,S1 会自动断开,再保温 。保温 2min后,断开 S。该电饼铛正常加热时的总电流为 A;R1 的电阻为 Ω ,本次烙 饼共产生的热量为 J 。
类型2:并联挡位计算
6
55
3.696×105
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6
物理
小华家买了一个家用电吹风,其简化电路如图所示,主要技术参数如表 。请回答如下问题:
类型2:并联挡位计算
热风温度 50-75℃
额定功率 热风时:1100W
冷风时:220W
额定电压 220V
质量 0 . 5kg
(1)当电吹风吹冷风时,通过电路的电流是多大?
(2)该电吹风的电热丝电阻多大?
(3)当电吹风吹热风时,正常工作 100s,电流通过电热丝产生的热量是多少?
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6
物理
解:(1)当吹冷风时,只有电动机工作,其功率 P冷风 = 220W,由 P=UI 可得,通过电动机的电流 I冷 = = = 1A;
(2)当电吹风吹热风时,电动机和电热丝同时工作,电动机与电热丝并联,电热丝的电功率 P电热丝=P热风-P冷风 = 1100W - 220W = 880W,
由 P= 可得电热丝的电阻值 R= = = 55Ω;
(3) 由 P= 可得,吹热风时,正常工作 100s,电流通过电热丝产生的热量
Q=W=P电热丝t= 880W×100s= 8.8×104J。
答:略。
类型2:并联挡位计算
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7
物理
(2023 · 自贡)图甲是一款多功能养生壶,图乙是它的简化电路图,其中 R1、R2 为电热丝,R1=R2且电阻不变,下表为其铭牌,其中高温挡的额定功率已模糊不清,已知c水= 4.2×103 J/(kg · ℃) 。在正常工作的情况下,将初温是 30℃ 的一壶水烧开,水需要吸收热量
J 。 (1 标准大气压)高温挡功率是 W;若养生壶用高温挡来加热且加热效率为 75%,烧开这一壶水需要
s 。
类型3:动态多挡位计算
项目 参数
电源电压/V 220
低温挡功率/W 200
中温挡功率/W 400
高温挡功率/W
容积/L 1 . 5
4.41 × 105
735
800
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类型2
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8
物理
(2023 · 丹东)如图所示是某品牌电热锅的简化电路,R1、R2 均为发热电阻。 电热锅工作时,通过开关 S1 和 S2 实现低温、中温和高温的挡位控制。已知低温挡电阻 R1 = 110Ω,中温挡功率为880W。求:
类型3:动态多挡位计算
(1)电热锅低温挡工作时的电功率;
(2)电热锅中温挡工作时的电流;
(3)使用电热锅高温挡将质量为 2kg 的水从 20℃ 加热到 75℃ 所用的时间。[不计热量损失,水的比热容c=4.2×103 J/(kg · ℃)]
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物理
解:(1)R1 的独立工作时的电功率:P1 = = = 440W,
由于 P1 <P中温 = 880W,所以电热锅低温挡工作时的电功率为:
P低温=P1= 440W;
(2)根据 P=UI 得电热锅中温挡工作时的电流为:I= = = 4A;
(3)由图知当 S1 闭合、S2 断开时,电路为 R1 的简单电路,为低温挡;当S2 闭合、S1 断开时,电路为 R2 的简单电路,为中温挡;当 S1 、S2 都闭合时,R1 、R2 并联,为高温挡,则高温的功率为:P高温 =P低温 + P中温 = 440W+880W= 1320W;
类型3:动态多挡位计算
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8
物理
水吸收的热量为:
Q吸 =cmΔt= 4.2×103 J/(kg · ℃)×2kg×(75℃-20℃)=4.62×105 J,
若不计热量损失,消耗的电能 W=Q吸 = 4.62×105 J,
所需时间为:t= = =350s。
答:(1)电热锅低温挡工作时的电功率为 440W;
(2)电热锅中温挡工作时的电流为 4A;
(3)使用电热锅高温挡将质量为 2kg 的水从 20℃ 加热到 75℃ 所用的时间为 350s。
类型3:动态多挡位计算
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