专题复习三 电热器多档电路--2024～2025学年苏科版物理九年级

第十五章 专题复习三 电热器的多档位问题 类型一　串联型双档电路 1.电饭锅工作时有两种状态：一种是饭煮熟前的加热状态，另一种是锅内水烧干后的保温状态．如图所示是电饭锅电路的示意图，S是用感温材料制造的开关，R1是电阻，R2是供加热用的电阻，下列说法正确的是（　　） A．开关闭合后，由加热转为保温，R2的功率增大 B．开关闭合后，由加热转为保温，R2的功率减小 C．开关断开后，由加热转为保温，R2的功率增大 D．开关断开后，由加热转为保温，R2的功率减小 2.如图为电热水器的简易示意图，通过开关S可以使热水器处于加热或保温状态。当开关　　 （填“断开”或“闭合”）时，热水器处于加热状态。如果热水器加热时的功率为1.5kW，那么，把桶中质量为10kg、20℃的水烧开（在标准气压下），不考虑热损失时，加热时间最短，最短时间t= 　 min。图中的设计是将R2放在筒外，这种设计不足之处是 。 3.如图是某具有加热和保温功能的电水壶电路图，R1＝44Ω，R2＝440Ω．当开关S1断开，S2闭合，电热水壶处于　　状态；该电热水壶加热状态时的功率是　　W，保温5min，电流产生的热量是　　J。 4.小亮家里的一款迷你电饭锅，电路图如图所示，额定电压为220V，电饭锅有加热和保温两档，“加热”时额定功率为550W，发热电阻R1和R2阻值不随温度变化，电阻R1在“保温”状态和“加热”状态时功率之比为1：400．求： （1）正常“加热”状态，通过电饭锅的电流是多少？ （2）正常“加热”状态，通电10min产生的热量是多少？ （3）R2的阻值是多少？ 5.表中为一台饮水机的铭牌，其内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝且阻值不变。 额定电压 220V 额定功率 加热 1000W 保温 22W 加热效率 80% （1）该饮水机处于加热状态时，正常工作3min，在1标准大气压下能否把0.5kg的水从20℃加热至沸腾？【c水＝4.2×103J/（kg•℃）】 （2）保温功率是指S断开时电路消耗的总功率。该饮水机正常保温时，R1实际消耗的电功率是多少？ 类型二　并联型双档电路 6.如图是电吹风的简化电路图，其中M是吹风机，R是电热丝。由电路图可知（　　） A．只将开关S1闭合，吹出的是热风 B．M和R是串联在电路中的 C．将S1和S2都闭合，吹出的是热风 D．开关S2可以控制整个电路 7.某一天晚上睡觉前，小文同学用有预约功能的电饭煲为家人第二天早餐煲粥。小文将大米等食材放入电饭煲内，接通220V家庭电路，经过了待机、加热、保温三个过程，早餐前断开电源，电饭煲消耗的电功率随时间变化的图象如图甲所示，电饭煲加热过程消耗的电能是　　kW•h．已知小文家电饭煲加热和保温部分基本电路原理如图乙所示，S是接通家庭电路的开关，S1是自动开关，R1和R2为电阻不变的电热丝，则R2＝　　Ω。 8.学校为班级新买的饮水机的电路图如图所示，铭牌如表示数。S是手动开关，S1是温控开关，当S闭合后，热水箱内的水温低于60℃时S1就自动闭合，水温高于90℃时S1就自动断开，因此这台饮水机有“加热”和“保温”两档功率，保温功率为44W，加热功率为484W。在“加热”时，流过电阻R2的电流为　　 A，R1的电阻值为　 Ω。 9.新型电饭锅在煮饭时采用“高温”和“低温”两种方式交替加热，其内部电路 如图所示，R1和R2均为电热丝，S1是温度自动控制开关，高、低温挡的额定功率见下表。煮饭时，闭合开关S，电饭锅正常工作30min消耗的电能为0.44kW•h，求： （1）煮饭时通过R1的电流。 （2）电热丝R2的电阻。 （3）30min内R2消耗的电能。 额定电压 220V 额定 功率 低温挡 440W 高温档 1100W 10. 几千年来中国的厨艺最讲究的就是“火候”二字．现在市场上流行如图1所示的新型电饭锅，采用“聪明火”技术，电脑智能控温、控压，智能化控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的口感和营养，其简化电路如图2甲所示．R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关．把电饭锅接入220V的电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图象如图2乙所示．求： （1）S和S1都闭合时电饭锅的电功率； （2）电热丝R2的阻值； （3）这30min内电饭锅产生的热量． 类型三　其它多档电路 11.如图所示是加热器的电路图，设电源电压保持不变，R1、R2均为发热电阻丝，通过开关S1和S2的通断组合，可得到不同加热档位。该加热器最大电功率为12W，只闭合开关S1时，加热器的电功率是8W．则下列判断正确正确的是（　　） A．该加热器只有两个加热档位 B．加热器两个发热电阻丝阻值之比R1：R2＝1：3 C．加热器功率最大时，R1与R2电流之比为2：1 D．该加热器的最小电功率是8W 12.如图所示，是某电器内部的电路结构图，R1、R2为阻值相同的电热丝．不同的连接方式其发热功率不同．下列说法不正确的是（　　） A．甲的发热功率与丙的发热功率相等 B．丁的发热功率是丙的发热功率的2倍 C．丙的发热功率是乙的发热功率的2倍 D．丁的发热功率是乙的发热功率的4倍 13.某电热器的工作原理如图所示（已知两发热电阻的阻值相等，电源电压保持不变），它有低温、中温和高温三个挡位。当开关S1断开，S2接a时，它是处于　 　挡位，此时电路功率为P1；当开关S1闭合，S2接a时，它是处于　 　挡位，此时电路功率为P2，则P1：P2＝　 　。 14.严寒冬季，我国北方哨兵脚上穿有电热靴。一只靴内加热电路如图所示，电源电压恒定，S2为三档旋钮开关（金属片M可分别拨至a、b、c处），电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变，b为电阻丝R1的中点。这只电热靴的低温档为6W，则中温档为　　W；若利用高温档通电10min产生的热量是　　J。 15.如表为一台电热水器的铭牌（有一项内容模糊不清），电热水器内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。 额定电压 220V 额定 电流 高温档 中温档 5A 低温档 2A 求： （1）低温档正常工作时的额定功率； （2）中温档正常工作1分钟产生的热量； （3）高温档正常工作时的额定电流。 参考答案 1.D 解析：由电路图可知，而开关闭合时，R1被短路，只有R2接入电路；而开关断开时，两电阻串联；则由P＝可知，开关闭合时为加热状态；而开关断开后，R2中的电流减小，故R2的功率减小。故选：D。 2.闭合；37.3；电能损失较大； 解析：当开关断开时，R1和R2是串联的，电路电阻最大，热水器处于保温状态。当开关闭合时，R2被短路，只有R1接入电路，电路电阻最小，热水器处于加热状态。1标准大气压下水的沸点是100℃， 所以质量为10kg、20℃的水烧开，吸收的热量为： Q＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×10kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×106J。t＝＝＝＝2240s＝37.3min。保温时R2上产生的热量散失到空气中，能量损失较大 3.保温；1100；3×104 解析：（1）当开关S1断开，S2闭合，R1与R2串联；当只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路；当开关S1断开，S2闭合，电路的总电阻最大，电路的总功率最小，电热水壶处于保温状态； （2）当只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，电路的总功率最小，电热水壶处于加热状态， P加热＝＝＝1100W； （3）当只闭合开关S2时，R1与R2串联，电热水壶处于保温状态，所以，保温5min，电流产生的热量：Q＝W＝t＝×5×60s ＝3×104J。 4.（1）2.5A；（2）330000J；（3）1672Ω 解析：（1）加热时的电流为：I＝＝＝2.5A； （2）通电10min产生的热量是W＝Pt＝550W×600s＝330000J； （3）由I＝得R1的电阻为：R1＝＝＝88Ω； 当开关S断开时，电路中电阻R1和R2串联，电路的电阻最大，根据P＝可知，此时为保温状态， 在“保温”状态与“煮饭”状态时的功率之比为1：400。 即I保2R1：I煮2R1＝1：400； I保：I煮＝1：20： 即：＝1：20； 所以R2＝1672Ω。 5.（1）不能；（2）0.484W 解析：（1）在1标准大气压下水的沸点为100℃， 则把0.5kg的水从20℃加热至沸腾需要吸收的热量： Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×（100℃﹣20℃）＝1.68×105J， 由η＝×100%可得，需要消耗的电能： W＝＝＝2.1×105J， 由P＝可得，需要加热的时间： t1＝＝＝210s＝3.5min＞3min， 所以，该饮水机正常加热3min不能把1标准大气压下0.5kg的水从20℃加热至沸腾； （2）由图可知，开关S闭合时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小，饮水机的功率最大，处于加热状态， 由P＝UI＝可得，R1的阻值： R1＝＝＝48.4Ω， 由表格数据可知，该饮水机正常保温时的功率P保温＝22W， 由题意可知，开关S断开时，R1与R2串联，电路的总电阻最大，饮水机的功率最小，处于保温状态， 由P＝UI可得，此时电路中的电流： I＝＝＝0.1A， 该饮水机正常保温时，R1实际消耗的电功率： P1＝I2R1＝（0.1A）2×48.4Ω＝0.484W。 6.C 7.0.88；220 解析：（1）由图甲可知，0﹣5h这段时间是待机状态，待机功率P待＝44W；5﹣6h为加热状态，加热功率P加＝880W；6﹣7h为保温状态，保温功率P保＝220W。加热过程的时间t加＝1h，P加＝880W＝0.88kW，则加热过程消耗的电能：W加＝P加t加＝0.88kW×1h＝0.88kW•h； （2）由图乙可知，当开关S、S1闭合时，R1与R2并联，总功率较大，总功率为P加＝880W。 当开关S闭合、S1断开时，电路只有R2工作，总电阻较大，功率较小，其功率为P2＝220W。 则R2的阻值：。 8.0.2；110 解析：①保温状态下，R2消耗的功率为P保温＝44W， 通过R2的电流为I2＝＝＝0.2A； ②加热状态下，两电阻并联，工作互不影响，故加热时与保温时通过R2的电流不变，R1消耗的功率为P1＝P加热﹣P保温＝484W﹣44W＝440W， ∴R1的阻值为R1＝＝＝110Ω。 9.（1）2A；（2）73.3Ω；（3）0.22kW•h 解析：（1）由电路图可知，闭合开关S、断开S1时，电路为R1的简单电路，此时电阻较大（大于并联时的总电阻），由P＝可知电饭锅的功率较小，处于低温档，由P＝UI可知，通过R1的电流： I1＝＝＝2A； （2）由电路图可知，闭合开关S、S1时，R1与R2并联，此时电阻较小，电饭锅的功率较大，处于高温档，R2的电功率： P2＝P高温﹣P低温＝1100W﹣440W＝660W， 由P＝可得，电热丝R2的电阻： R2＝＝≈73.3Ω； （3）由题知，该电饭锅在煮饭时采用“高温”和“低温”两种方式交替加热，电饭锅处于低温档和高温档R1均工作， 由P＝可得，R1消耗的电能： W1＝P低温t＝440×10﹣3kW×h＝0.22kW•h， 则该过程中R2消耗的电能： W2＝W﹣W1＝0.44kW﹣0.22kW•h＝0.22kW•h。 10.（1）660W；（2）220Ω；（3）9.9×105J． 解析：（1）S和S1都闭合时，电阻R1与R2并联；由乙图可知此时电流值Imax=3A， 则功率Pmax=UImax=220V×3A=660W； （2）开关S1断开时，电路中只有R1工作，由乙图可知通过R1的电流值I1=2A， 则根据并联电路的电流特点可知：电阻R1与R2并联时；I2=Imax﹣I1=3A﹣2A=1A， 根据欧姆定律得：R2===220Ω． （3）只有R1工作时功率P1=UI1=220V×2A=440W； 由乙图可知：t′=10min+（20min﹣15min）=15min=900s， t″=（15min﹣10min）+（30min﹣20min）=15min=900s， 则Q′=W′=Pmaxt′=660W×900s=5.94×105J， Q″=W″=P1t″=440W×900s=3.96×105J， ∴Q=Q′+Q″=5.94×105J+3.96×105J=9.9×105J． 11.C 解析：（1）由电路图可知，R1与R2并联连接，且均有一个开关单独控制，则电加热器能有：R1工作、R2工作、R1和R2同时工作三个加热档位；故A错误；（2）开关S1、S2均闭合时，R1与R2并联， R2的发热功率：P2＝P﹣P1＝12W﹣8W＝4W， 两个发热电阻的阻值之比： ＝＝＝＝；故B错误； （3）＝＝＝＝，故C正确； （4）由于P1＝8W，P2＝4W，所以，该加热器的最小电功率是4W，故D错误。故选：C。 12.A 解析：由题知，R1、R2为阻值相同的电热丝，设R1=R2=R，分析各连接方式可知： 甲图为开路，P甲=0，乙图中两电阻串联，R乙=2R，P乙==，丙图中只有电阻R1工作，R丙=R，P丙==，丁图中两电阻并联，R丁=R，P丁===2，可见，甲的发热功率与丙的发热功率不相等，故A不正确，符合题意；丁的发热功率是丙的发热功率的2倍，故B正确，不符合题意；丙的发热功率是乙的发热功率的2倍，故C正确，不符合题意；丁的发热功率是乙的发热功率的4倍，故D正确，不符合题意．故选A． 13.中、高、1：2 解析：当开关S1断开，S2接a时，只有一个电阻R连入电路电路功率P1＝ 当开关S1闭合，S2接a时，两个等值电阻R并联 R并＝R 电路功率P2＝所以＝×＝ 14.8；7200 解析：（1）由电路图可知，S1闭合、M接a时，R1与R2串联，电路中的总电阻最大，总功率最小，此时电热靴处于低温档，低温档的功率： P低＝＝＝＝6W，则＝12W；当S1闭合、M接b时，R1与R2串联，电热靴处于中温档，则中温档的功率： P中＝＝＝×＝×12W＝8W； （2）当S1闭合、M接C时，只有R2工作，电热靴处于高温档，P高＝＝＝12W， 通电10min产生的热量：Q＝P高t＝12W×10×60s＝7200J。 15.（1）440W；（2）6.6×104J；（3）8.3A 解析：（1）由热水器的铭牌知，热水器处于低温档正常工作时的额定功率： P低额＝U额I低＝220V×2A＝440W， （2）由热水器的铭牌知，中温档正常工作1分钟产生的热量 Q＝U额I中t＝220V×5A×60s＝6.6×104J， （3）①由电路图知：开关S1断开、S2接b时，两电阻串联。热水器电阻最大，由P＝知，热水器处于低温档，此时I低＝，即：2A＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①， ②由电路图知：开关S1闭合、S2断开时，只有电阻R1接入电路，热水器处于中温档， 此时I中＝，即5A＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②； 由①②解得：R1＝44Ω，R2＝66Ω； ③由电路图知：开关S1闭合、S2接a时，两电阻并联，此时热水器电阻最小，功率最大， 热水器处于高温档，此时I高＝+＝+≈8.3A. ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$