电功率的多挡位问题（计算题）专题练习 -----2024-2025学年苏科版物理九年级下学期

电功率的多挡位问题（计算题）专题练习 一、计算题 1．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，、均是发热电阻，其中。养生壶正常工作时，开关置于“1”为加热挡，电路中电流为；开关置于“2”为保温挡。求： （1）当开关置于“1”时，的阻值； （2）当开关置于“1”时，消耗的电功率； （3）当开关置于“2”时，养生壶的功率以及内消耗的电能。 2．某型号电饭锅具有“加热 ”和“保温 ”功能，其内部简化电路如图所示。其中 R1 和 R2 是电热丝（不计  温度对电热丝电阻的影响） ，该电饭锅铭牌上的相关参数如下表所示。求 : （1）该电饭锅保温状态下正常工 作 10min 所消耗的电能； （2）电热丝 R1 的阻值（计算结果保留一位小数）； （3）将质量为 2kg 、初温为 25℃的水加入该电饭锅内，让电饭锅在加热状态下正常工作一段时间，能使水温升高到75℃ ， 已知在此过 程中，该电饭锅烧水的效率为 80%，则电饭锅在加热状态下需正常工作多长时间？ [c 水=4.2×103J/（kg •℃）] 额定电压 220V 频率 50Hz 额定功率 加热 1000W 保温 44W 3．如图甲所示的热水器有高温、中温和保温三个挡位，额定电压为220V，容量为40L。乙是它的内部电路图，其中、、均为加热电阻，且，中温挡的功率为1000W，通过旋转开关可以实现三个挡位的切换。现将其装满水，用高温挡将水从25℃加热到40℃，需要的时间为25min，，，不考虑温度对电阻的影响。求： （1）三个电阻每个电阻的阻值； （2）保温挡的功率； （3）高温挡的加热效率。 4．轩轩设计了一款高、中、低三个档位的迷你多功能电锅，其部分设计参数如图甲所示，简化电路如图乙所示，、、为电热丝，其中。电锅在高温档、中温档工作时，开关均处于闭合状态；在低温档工作时，开关、均处于断开状态，闭合开关S，移动滑片，可调节低温档的功率。 额定电压 30V 高温档功率 150W 中温档功率 ？W 低温档功率范围 20W-50W (1)求电锅在高温档正常工作1小时消耗电能多少J； (2)求R2的阻值； (3)现有、、三种规格，为了达到轩轩设计的低温档功率范围，请通过计算说明他选择的哪一种。 5．某款家用保温电热壶有加热和保温两个挡位，铭牌上标有“工作电压220V 加热挡额定功率1100W”字样。其简化电路如图所示，温控开关可自动开闭，、均为阻值不变的发热电阻丝，，在电热壶内装2kg的水，使用电热壶的加热挡正常工作7min给水加热，水的比热容为。求： (1)加热挡正常工作时的电流。 (2)保温挡的额定功率。 (3)的阻值（计算结果取整数）。 (4)若不计热量损失，加热挡正常工作7min，电热壶中水升高的温度。 6．电饭煲是我国家电产品中的优秀代表之一，据海关统计，某年我国电饭煲出口金额约为进口金额的14倍，中国制造深受全球市场认可。某电饭煲有“快煮”“精煮”“保温”三种基本模式；图为该电饭煲的基本原理简化电路图，额定电压U0=220V；当S1置于a、S2置于d时处于“快煮”模式，电饭煲的额定功率P1=1210W；当S1置于a、S2断开时处于“精煮”模式，电饭煲的额定功率P2=484W；当S1置于b、S2置于c时，处于“保温”模式。求： (1)R1的阻值； (2)小明采用“精煮”模式将饭煮熟用时t=50min，求该电饭煲一次精煮过程消耗的电能E； (3)该电饭煲保温模式下的额定功率P3。 7．北方的冬天天气干燥，小伟家购买了一款电热加湿器，这款加湿器有高挡和低挡两个挡位，、为加热电阻，的阻值是121Ω，为总开关，为温控开关，下表为其部分技术参数。求解下列问题： (1)某次加湿器工作时，加湿器注水仓中加注冷水到最大注水量。将注水仓中水的温度升高20℃，加湿器在高挡正常工作时的加热效率为70%，则利用高挡加热时需要多长时间?[水的比热容] (2)请通过计算分析，在虚线框内画出电热加湿器工作电路图。 8．某家电电火锅“低温”“中温”“高温”三挡，左图为其简化电路原理图，开关S是火锅的过热自动保护开关，当火锅加热到一定程度时，开关S自动断开，切断电源，保证安全。闭合开关S、S1为“低温”挡求： 额定电压 220V 额定功率 低温挡 ××× 中温挡 880W 高温挡 1100W (1)“低温”挡正常工作时电功率？ (2)电路中R1、R2电阻大小？ (3)“高温”挡正常工作时的电流？ (4)为了使电火锅有更多的工作状态，在电路的干路加了一个滑动变阻器，当电火锅控制开关处于原“高温”挡时，移动滑动变阻器滑片，使发热部分的功率在原功率的64%~100%之间变化，滑动变阻器移动的最大阻值是多少？ 9．如图甲所示为一台电热水器，下表为该热水器的铭牌，其高温挡的电功率已模糊不清。图乙为该电热水器的内部简化电路，R1、R2为电热丝，S1、S2为挡位开关，S2只能在 a、b之间切换。已知电源电压为220V，电热丝R2的阻值为44Ω，c水=4.2×103J/（kg•℃）； XX牌热水器 电压 220V 电功率 高温挡 中温档 1100W 低温挡 550W 请通过计算回答： （1）将20kg 的水从20℃加热到70℃的过程中，水吸收的热量是多少； （2）当开关S1闭合，S2与触点b接通时，热水器处于中温挡，通过R1的电流是多少； （3）写出热水器在高温挡工作时，开关S1、S2的状态；并计算在该挡上作100s。 电热丝 R2产生的热量是多少？ 10．如图甲为多功能养生壶，图乙为内部功能简化电路图。已知该养生壶的工作电压为220V，总共有三个档位，低温档的功率为275W，中温档的功率为550W，高温档的功率为1000W。试求： （1）处于低温档工作时电路中的电流； （2）R1和R2的阻值是多大？ （3）若该壶烧水效率为80%，则用高温档将初温为45℃的1L水加热到95℃大约需要多长时间？ 试卷第6页，共6页 试卷第5页，共6页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．（1）55Ω；（2）880W；（3）88W， 【详解】解：（1）当开关置于“1”时，电路为的简单电路，由欧姆定律可知，的阻值 （2）由得，消耗的电功率为 （3）当开关置于“2”时，电阻和串联，电路的总电阻 养生壶的功率 由得，养生壶消耗的电能 答：（1）当开关置于“1”时，的阻值为55Ω； （2）当开关置于“1”时，消耗的电功率为880W； （3）当开关置于“2”时，养生壶的功率为88W，内消耗的电能为。 2．（1）2.64×104J；（2）50.6Ω；（3）525s 【详解】解：（1） 由题意可知，该电饭锅的保温功率为 P 保温=44W ，则其在保温状态下正常工作10min 所消耗的电能为 （2） 由图可知，当开关 S 和 S0 都闭合后， 电热丝 R1 和 R2 并联，电饭锅处于加热状态，此 时电饭锅的加热功率 当只闭合开关 S ，电路中只有电热丝 R2 工作，电饭锅处 于保温状态，此时功率为 该电饭锅的加热功率 P 加热= 1000W ，故有 1000W=PR1+44W 可得 PR1= 1000W-44W=956W   再根据公式可得 （3）根据公式 Q 吸=cmΔt可计算出质量为 2kg 、初温为 25℃的水温度升高到 75℃所吸收的热量 Q 吸 ，代入数据可得 Q 吸=cmΔt=4.2×103J/（kg•℃） ×2kg×50℃=4.2×105J 在电饭锅处于加热状态烧水过程中，所消耗的电能 W 电=Pt= 1000W×t 由于该过程中电饭锅的工作效率为 80%，可得 解得t=525s 答：（1）该电饭锅保温状态下正常工 作 10min 所消耗的电能； （2）电热丝 R1 的阻值为； （3）电饭锅在加热状态下需正常工作525s。 3．（1）都为；（2）；（3） 【详解】解：当旋转开关旋至时，串联；当旋转开关旋至时，电路为的简单电路；当旋转开关旋至de时，并联；由可知，并联时，电路中的电阻最小，电功率最大，热水器为高温挡；串联时，电路中的电阻最大，电功率最小，热水器为低温挡；电路为的简单电路时，热水器为中温挡； （1）中温挡时，电路为的简单电路，由可知，电阻的阻值 由于三个加热电阻阻值相等，所以 （2）保温时电路的总电阻 则保温挡的功率 （3）则高温挡的功率 高温挡下加热消耗的电能 由可知，水的质量为 水吸收的热量 则高温挡的加热效率 答：（1）三个电阻每个电阻的阻值都为； （2）保温挡的功率为； （3）高温挡的加热效率为。 4．(1)5.4 ×105J (2)10Ω (3)40Ω 2A 【详解】（1）解：由表中数据可知，该电锅高温挡的额定功率为150W，则电锅在高温档正常工作1时消耗电能为 （2）由图可知，当开关S、S1、S2都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路的总电阻最小，由可知，此时电路的总功率最大，则电锅处于高温挡；当开关S、S2闭合，S1断开时，只有R2工作，此时电路的总电阻较小，总功率较大，则电锅处于中温挡，高温挡时R1消耗的电功率为 高温挡时总功率等于R1和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 所以电锅的中温挡功率为 根据可得，R2的阻值为 （3）由题意和电路图可知，在低温挡工作时，开关S1、S2均处于断开状态，开关S闭合，此时R0、R2串联，移动滑片，通过改变R0接入电路的阻值可调节低温挡的功率；当低温挡的功率最小为20W时，由可得电路的最大总电阻为 由串联电路的电阻特点可知，R0接入电路的最大阻值为 则规格为“30Ω 3A”的R0不符合要求； 当低温挡功率最大为50W时，由可知，此时电路中的电流为 则规格为“50Ω 1.5A”的R0不符合要求；所以他应该选择滑动变阻器R0的规格为“40Ω 2A”。 5．(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）由可知，加热挡正常工作时的电流 （2）由图可知，当开关、都闭合时，、并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由可知，电路中的总功率最大，保温电热壶处于加热挡； 当开关闭合、断开时，只有工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，保温电热壶处于保温挡； 保温电热壶保温挡的功率 （3）的电功率 由可知，的阻值 （4）保温电热壶加热挡正常工作7min消耗的电能 不计热量损失，水吸收的热量 由可知，水升高的温度 6．(1)100Ω (2)1.452×106J (3)290.4W 【详解】（1）由题知，当置于、断开时，电阻断路，电路中只有电阻R1工作，电饭煲处于“精煮”模式，电阻R1的阻值为 （2）电饭煲在“精煮”模式下，工作消耗的电能为 （3）由题知，当电饭煲处于“快煮”模式时，电阻和并联，且同时工作，根据并联电路的电功率关系得，在“快煮”模式下，电阻的功率为 电阻的阻值为 当置于、置于时，电阻和串联，处于“保温”模式，根据串联电路电阻规律得，此时电路中的总电阻为 则电饭煲保温模式下的额定功率为 7．(1)300s (2) 【详解】（1）加湿器注水仓中加注冷水到最大注水量，注水仓中水的温度升高20℃，水吸收的热量为 加湿器在高挡正常工作时的加热效率为70%，则利用高挡加热消耗的电能为 则利用高挡加热时需要时间为 （2）由可知，电压一定时，电路中的等效电阻越大，电功率越小，当高温挡工作时，电路中的电阻为 此时电路中的等效电阻等于，说明高温档工作时电路中只有电阻工作。当低温挡工作时，电路中的等效电阻为 此时电路中的等效电阻大于，说明此时电路中可能电阻和电阻串联工作，也可能是电阻单独工作。若电阻和电阻串联工作时，电阻的阻值为 若电阻单独工作时，电阻的阻值为。所以当电阻的阻值为时，为总开关在干路上，为温控开关并联在电阻两端，电路图如下： 当电阻的阻值为时，为总开关在干路上，为温控开关，是一个单刀双掷开关，开关的两个触点分别与电阻和电阻相连，电路图如下： 8．(1)220W (2)55Ω (3)5A (4)11Ω 【详解】（1）由题可知，电路图有三种电阻接入的方式，对应三档温度，当闭合开关S、时，只有连入电路，电路处于低温挡，此时低温挡电功率为 当闭合开关S、、时，、并联连入电路，电路处于高温挡，此时高温挡电功率为 当闭合开关S、时，只有连入电路，电路处于中温挡，此时中温挡电功率为 则低温挡正常工作时电功率 （2）“低温”挡正常工作时电流 “中温”挡正常工作时电流 （3）“高温”挡正常工作时的总电流 （4）当开关S、、均闭合时，、并联后与滑动变阻器串联，电路处于高温挡，由串联电路分压规律可知，当滑动变阻器电阻最大时，并联部分两端电压最小，由可知，此时发热部分功率最小为原功率的64%，根据可知，、两端电压的平方变为原来的64%，即电压之比为，所以并联电阻两端的电压为 滑动变阻器两端的电压 由串联分压规律得 “高温”挡正常工作时的总阻值 所以滑动变阻器移动的最大阻值 9．（1）4.2×106J；（2）5A；（3）1.1×105J 【详解】解：（1）水吸收的热量 （2）由图乙可知，当开关S1闭合，S2与触点b接通时，热水器处于中温挡，此时只有R1工作，由P=UI可知，此时通过R1的电流 （3）由图乙可知，当开关S1闭合、S2与触点a接通时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由可知，电路中的总功率最大，热水器处于高温挡；根据并联电路的电压特点可知，此时R2两端的电压 由 可知，高温挡工作时电热丝R2产生的热量 答：（1）吸收的热量是4.2×106J； （2）当开关S1闭合，S2与触点b接通时，热水器处于中温挡，此时通过R1的电流是5A； （3）热水器在高温挡工作时，开关S1闭合、S2与触点a接通；在该挡工作100s,电热丝R2产生的热量是1.1×105J。 10．（1）1.25A；（2）88Ω，88Ω；（3）262.5s 【详解】解：（1）处于低温档工作时电路中的电流为 （2）有乙图可知，当S1闭合，S2接b时，R1与R2并联，总电阻最小，根据可知，电源电压不变，总功率最大，是高温档；当S1闭合，S2接a时，R2被短路，电路中只有R1工作，根据可知，此时是中温档，R1的电阻为 当S1断开，S2接a时，R1与R2串联，总电阻最大，根据可知，电源电压不变，总功率最小，是低温档，串联总电阻为 R2的电阻为 （3）水的质量为 水吸收的热量为 消耗的电能为 加热时间为 答：（1）处于低温档工作时电路中的电流为1.25A； （2）R1的电阻为88Ω，R2的电阻为88Ω； （3）用高温档将初温为45℃的1L水加热到95℃大约需要262.5s。 答案第8页，共11页 答案第1页，共11页 学科网（北京）股份有限公司 $$