15.3专题 电热器的多挡位问题分析和计算-2024-2025学年九年级物理下册步步为赢·课课练（苏科版）

苏 科 版 物 理 九 年 级 下 册 第十五章《电功和电热》 15.3专题 电热器的多挡位问题分析和计算 夯实基础 知识点一 电热器电路高低挡位的判断 电热器电路中根据电阻的不同组合，可以实现几个不同功率工作状态的切换。每一个工作状态称为一个挡位。因此，挡位根据电功率的高低来区分的，功率越高，单位时间发热越多，被加热物体温度就越高，挡位就越高。功率、挡位的对应关系如下表。 功率 挡位命名 高功率 高温挡、加热挡 中功率 中温挡 低功率 低温挡、保温挡 对于两个电阻R1、R2(R1＞R2)组成的电路，可以有四种工作状态： R1单独工作(图甲)，R2单独工作(图乙)，R1、R2串联工作(图丙)，R1、R2并联工作(图丁) （1）电阻总电阻的判断 因为串联电路总电阻大于其中任何一个电阻，并联电路总电阻小于其中任何一个支路电阻，所以。 （2）电路总功率的判断 ①用公式判断，电源电压一定时，电路总电阻越小，功率越大，挡位越高。 ②用公式P=UI判断，电源电压一定时，电路总电阻越小，总电流越大，功率越大，挡位越高。 （3）挡位的判断 ①R1、R2并联工作(图丁)电阻最小，电流最大，功率最大，所以是高温挡； ②R2单独工作(图乙)电阻比并联电阻大，功率稍小，电流稍大，所以是中高温挡； ③R1单独工作(图甲)电阻比R2单独工作电阻大，功率更小，电流更大，所以是中低温挡； ④R1、R2串联工作(图丙)电阻最大，功率最小，电流最大，所以是低温挡。 敲黑板：以上挡位的命名是根据四种情况都存在而言的。而对于给定的电路，可能存在上述情况中两到三种，比如某电路存在①②③三种情况，那么②就叫中温挡，③就叫低温挡；另一电路存在②③④三种情况，②就叫高温挡，③就叫中温挡；还有一电路只存在③④两种情况，③就叫高温挡，④就叫低温挡了。所以具体的挡位命名需根据题目信息确定，只需根据功率的高低排序和题目中挡位对应起来就行了。 趁热打铁： 例1．如图所示的四个电路中，电源电压U相同，R1<R2，相同时间内整个电路产生的总热量最小的是（） A． B． C． D． 2．电饭煲一般有加热和保温两个挡位，当、都闭合时，与并联，为加热挡，断开，电路中只有，为保温挡，下图所示电路图符合要求的是（　　） A． B． C． D．   知识点二 常见的高低温挡电路举例 （1）串联电路（R1＞R2） 挡位 开关组合 电路状态 低温挡 S闭合，S1接C R1、R2串联工作 中温挡 S闭合，S1接B R1单独工作 高温挡 S闭合，S1接A R2单独工作 注意：R1或R2单独工作时的电流比R1、R2串联工作时的电流大，也就是说，R1或R2单独工作时与串联工作时通过自身的电流不相同，计算时不要张冠李戴。 （2）并联电路（R1＞R2） 挡位 开关组合 电路状态 低温挡 S1闭合，S2断开 R1单独工作 中温挡 S1断开，S2闭合 R2单独工作 高温挡 S1闭合，S2闭合 R1、R2并联工作 注意：R1或R2单独工作时的电流与R1、R2并联工作时R1或R2通过的电流相同，也就是说，R1或R2无论在哪个挡位工作，通过自身的电流都不变。 （3）串联、并联可切换电路 挡位 开关组合 电路状态 低温挡 S1断开，S2接A R1、R2串联工作 中温挡 S1闭合，S2接A R1单独工作 高温挡 S1闭合，S2接B R1、R2并联工作 除以上三种电路外，还有其他更简易或更复杂的电路，虽然形式有不同，但原理均相同，就不在此罗列了。 趁热打铁： 例3．一台热水器有高温、中温、低温三挡，内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。R1=88Ω，R2=22Ω。下列说法不正确的是（　　） A．当闭合S1，并将S2拨至位置a时，热水器处于高温挡 B．当断开S1，并将S2拨至位置b时，热水器处于低温挡 C．热水器处于中温挡的功率为500W D．热水器以低温挡正常工作10min，电热丝产生的热量为2.64×105J 例4．纳米技术不仅应用于高科技，在生产、生活中得到了广泛的应用，某中学纳米课题研究小组的同学了解到的某一新产品——纳米电热水器的部分技术参数表及电路图如下，设R1、R2、R3均为加热电阻，其值不受温度影响，S为挡位开关，是热水器有“低”“中”“高”温度挡，使用时接入家庭电路中，则下列说法正确的是（　　） 型号 额定电压/V 水箱容量/L 频率/Hz 额定功率/kW DGW 220 40 50 0.5/1.0/2.2 A．开关S接“3”挡时为高温挡，因为接入电路的加热电阻多 B．R2的阻值为26.4Ω C．在低温挡通电10min，该热水器消耗电能为5×103J D．该热水器在“低”“中”温度挡分别通电1min（不计热量损耗）两种情况下水箱内水温升高之比为1∶4 融会贯通 ——打基础—— 1．近年冬天，越来越多的人们在使用电热桌垫，好奇的小东同学很想知道它的发热原理，查看说明 书后发现：该电热桌垫由12V电源供电，发热部分由两根电热丝R1、R2组成，设计低温、高温两挡，内部简化电路图如图所示，旋钮开关S可置于“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱，已知低温挡加热的功率P1为24W，R2的阻值为4Ω。求： (1)低温挡加热的电流； (2)R1的阻值； (3)高温挡加热10min电路产生的热量。 2．如图甲为一款电养生壶有高温和保温二挡功能，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。正常工作高温挡电功率为1100W。求： (1)养生壶处于高温挡5min消耗的电能； (2)养生壶的保温挡的电功率； (3)若电路电压降为198V，养生壶处于高温挡时的实际电功率。 3．如图甲是文文同学家新买的一台冷暖空调扇，其内部简化电路如图乙所示，R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为110，M是电动机。开关S1闭合后，当S2接1、2时吹冷风，吹冷风时，电动机正常工作1h消耗的电能为0.11kW·h，当S2接2、3时吹温风；当S2接3、4时吹热风，吹热风时空调扇的总功率为1100W。已知电源电压为220V。求： (1)吹冷风时，空调扇电动机的电功率是多少？ (2)吹温风时，空调扇的总电功率是多少？ (3)吹热风时，R2的电阻是多少？ 4．张老师家里买了个小型电火锅，如图甲所示。该电火锅有高、中、低三挡加热功能。图乙是它的电路原理图，R1、R2、R3均为发热电阻丝，已知R1的阻值为396Ω，电源电压为220V，，不计温度对电阻的影响，电火锅的部分参数如下表所示。 额定电压 220V 低温挡功率 中温挡功率 440W 高温挡功率 1100W (1)R3的阻值是多少？ (2)R2的阻值和电火锅在低温挡工作时的功率是多少？ (3)张老师某次使用电火锅高温挡将1.1kg水从20℃加热到80℃，用时5min，该电火锅的加热效率是多少？ 5．如图是多功能汤锅加热的测试电路图，使用时通过旋钮开关（旋钮两端有导线相连的固定触点）可实现保温、慢炖、快炖三种功能切换，且保温、慢炖、快炖状态的加热功率依次增大。已知四个发热电阻的阻值相等，测试电源电压为220V，慢炖状态的功率为550W。已知水的比热容为，求： (1)的阻值； (2)保温状态的功率； (3)若把2kg的水从20℃加热到100℃，快炖需要300s，求水吸收热量。 6．很多人都喜欢喝鲜榨果蔬汁，在家自制鲜榨果汁已经成为一种健康风尚。如图所示，一款“能加热的榨汁杯”及其内部电路简化结构示意图，该榨汁杯的部分参数如表所示。求： 额定电压 加热功率 保温功率 榨汁功率 阻值 ？ (1)的阻值？ (2)加热功率是多少？ (3)给杯子盛满果汁并加热，果汁的质量为，使其温度升高，加热时间为，该榨汁杯正常工作时的加热效率？[c果汁=4×103J/（kg·℃）] 7．善于观察的小明发现，家中的即热式水龙头使用时冬季水温偏低，夏季水温偏高，还发现龙头标有“220V  2200W”，于是他增加两个想通过的发热电阻R、两个指示灯（电阻不计）设计了如图所示的电路进行改进，其中R0为改进前水龙头发热电阻。开关S1可以只与c相连或同时与a、b相连，使其具有两挡工作状态，且冬季与夏季水龙头工作的总电流之比为4:1。求： (1)电阻R0的阻值； (2)改进前，若水龙头的热效率为90%，正常加热100s提供的热量； (3)改进后，冬季使用时水龙头工作的总电功率。 8．小明用一个可显示电费的新型插座（如图甲所示）来测量从网上购买的养生壶（如图乙所示）耗电情况。如图丙所示是该养生壶的简化电路图，其额定电压为220V，定值电阻R1和R2为发热体，其中R1=100Ω。开关S1、S2、S3的通断可实现高、中、低三个挡位的调节（S1、S2不会同时闭合），只闭合S3时为中温挡，额定功率为400W。求： (1)R2的电阻； (2)高温挡正常工作100s，电流通过R1产生的电热； (3)只有养生壶单独工作，表盘示数使用前后如图甲、丁所示，通过表盘显示的数据估算该养生壶消耗的电功率（已知电费单价为0.60元/kW·h）。 ——提能力—— 1．某品牌电烤箱的简化电路如图所示，S为旋钮开关，转动S可将开关分别调至0、1、2、3挡位置，与该挡的两个触点同时接通。将电烤箱接入220V的家庭电路中，高、中、低三挡的功率分别为990W、550W、220W；、、为发热电阻，且阻值恒定。求： (1)的阻值； (2)S旋在1挡时，两端的电压； (3)分析说明：如果三个发热电阻可以任意互换位置，转动旋钮S最多可得到几组不同的功率值。 2．如图所示，甲是某款多功能家用涮烤电火锅，可使烧烤、火锅同时进行，也可单独控制，烧烤锅分为左右两盘，其简化电路如图乙所示。汤锅内温控开关在温度达到100℃时，自动由加热切换到保温。已知该锅加热效率为80%。电火锅部分参数如下表，求： 额定电压 额定功率 220V 汤锅 烧烤锅 加热 保温 左盘 右盘 1000W 484W 440W 880W (1)定值电阻的值； (2)在露营时将其接在户外移动电源上（输出电压220V），闭合烧烤锅左盘开关且汤锅处于保温挡时，电路中电流； (3)若仅使用汤锅且汤锅正常工作，内装有3kg，初温为20℃的汤汁（沸点100℃），初始调至加热挡位，不考虑汤汁质量变化，加热汤汁30min所消耗的电能为多少J[]。 3．如图所示，是小明画出的家里电蒸锅电路原理图，其主要由指示灯L、保险装置和加热装置组成，不计指示灯和保险装置的电阻，加热装置由电阻R1和R2组成，通过控制开关S1和S2的状态，可实现高、中、低三挡的调节。观察到电蒸锅铭牌上标示的低温挡额定功率为220W、中温挡额定功率为440W，高温挡额定功率模糊不清了。求： (1)低温挡正常工作时的电流； (2)电阻R2的阻值； (3)若在一个标准大气压下，电蒸锅中加入1 kg 初温为20℃的水，高温挡正常工作7min将水烧开，则该电蒸锅的加热效率为多少? [c水=4.2×103 J/(kg⋅℃)]（计算结果保留一位小数） 4．随着生活质量的提升，各类空气炸锅、电烤箱、烧烤炉走进了千家万户，小明家新买了一个三档位的电烤箱，小明研究电烤箱加热板部分，画出了其简化电路如图甲所示，是定值电阻，可通过旋转开关实现高、中、低档位切换。电烤箱的相关参数如表格所示，求： 额定电压 220V 高温档功率 中温档功率 800W 低温档功率 440W (1)电烤箱在低温档正常工作时的电流？ (2)电烤箱中的阻值是多少欧姆？ (3)若在用电高峰期，家庭电路的实际电压为会降低，电烤箱在中温档工作3min能使图乙中的电能表（不受电压影响）表盘转动105圈，则此段时间中温档实际电功率是多少？ (4)烤箱在中温档正常工作2min，它能将质量为1kg，初温为20℃的蛋糕液加热到多少℃？（不计热量损失，蛋糕液的比热容取） 5．我国新推出的某款双胆电饭煲，能利用旋转式多挡位开关智能化控制温度，使烹饪的食物有最佳的营养和口感，获得的全球用户的信赖。小明同学在爸爸的帮助下，对自己家的双胆电饭煲进行分析，发现其工作电路如图乙所示，经过测量两根电热丝R1和R2的阻值分别为220Ω和55Ω，接人额定电压为220V的电路中使用，同时发现通过旋转开关可以改变触点1、2、3、4之间的连接方式，可以获得不同的挡位。 (1)如果要让该电饭煲处于最低挡位工作，则四个触点的连接方式是丙图中的 （选填A、B、C、D）。此时，两个电阻的连接方式为 （选填“串联”或“并联”）。 (2)该电饭煲利用最高档正常工作时，其额定电流多少？ (3)不考虑热量损失，该电饭煲最短在多长时间内可以将2kg的米饭从50℃加热到100℃？【在一个标准大气压下，c米饭=4.4×103J/（kg·℃）】 6．石墨烯暖手袋是以石墨烯电热膜为发热材料的取暖装置，它利用一个内置锂电池给石墨烯电热膜（相当于发热电阻）供电，使整个暖手袋热起来。图甲是某品牌石墨烯暖手袋的实物图；图乙是它的内部简化电路图，是电热膜发热电阻，S是总开关，是单刀三掷开关，表格中为暖手袋在不同温度挡时的发热功率。 可充电池 输出电压：5V 电池容量：5000mA·h 温度设置 低温挡 中温挡 高温挡 发热功率/W 6.25 10 (1)当开关S闭合，接 （选填“a”“b”或“c”）时，温度设置为高温挡。 (2)当温度设置为中温挡时，充满电的电池可供此状态最多工作多长时间？ (3)当温度设置为低温挡时，的发热功率为0.96W，求的阻值。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 $$ 苏 科 版 物 理 九 年 级 下 册 第十五章《电功和电热》 15.3专题 电热器的多挡位问题分析和计算 夯实基础 知识点一 电热器电路高低挡位的判断 电热器电路中根据电阻的不同组合，可以实现几个不同功率工作状态的切换。每一个工作状态称为一个挡位。因此，挡位根据电功率的高低来区分的，功率越高，单位时间发热越多，被加热物体温度就越高，挡位就越高。功率、挡位的对应关系如下表。 功率 挡位命名 高功率 高温挡、加热挡 中功率 中温挡 低功率 低温挡、保温挡 对于两个电阻R1、R2(R1＞R2)组成的电路，可以有四种工作状态： R1单独工作(图甲)，R2单独工作(图乙)，R1、R2串联工作(图丙)，R1、R2并联工作(图丁) （1）电阻总电阻的判断 因为串联电路总电阻大于其中任何一个电阻，并联电路总电阻小于其中任何一个支路电阻，所以。 （2）电路总功率的判断 ①用公式判断，电源电压一定时，电路总电阻越小，功率越大，挡位越高。 ②用公式P=UI判断，电源电压一定时，电路总电阻越小，总电流越大，功率越大，挡位越高。 （3）挡位的判断 ①R1、R2并联工作(图丁)电阻最小，电流最大，功率最大，所以是高温挡； ②R2单独工作(图乙)电阻比并联电阻大，功率稍小，电流稍大，所以是中高温挡； ③R1单独工作(图甲)电阻比R2单独工作电阻大，功率更小，电流更大，所以是中低温挡； ④R1、R2串联工作(图丙)电阻最大，功率最小，电流最大，所以是低温挡。 敲黑板：以上挡位的命名是根据四种情况都存在而言的。而对于给定的电路，可能存在上述情况中两到三种，比如某电路存在①②③三种情况，那么②就叫中温挡，③就叫低温挡；另一电路存在②③④三种情况，②就叫高温挡，③就叫中温挡；还有一电路只存在③④两种情况，③就叫高温挡，④就叫低温挡了。所以具体的挡位命名需根据题目信息确定，只需根据功率的高低排序和题目中挡位对应起来就行了。 趁热打铁： 例1．如图所示的四个电路中，电源电压U相同，R1<R2，相同时间内整个电路产生的总热量最小的是（） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据题意可知，R1<R2，根据串并联电路的电阻特点可知，串联电路的总电阻R串大于任一分电阻，并联电路的总电阻R并小于任一分电阻，则四个电路的电阻大小关系为 R并<R1<R2<R串 根据纯电阻电路 可知，电源电压相等，相同时间内整个电路产生的总热量最小的是R1、R2串联的电路，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 2．电饭煲一般有加热和保温两个挡位，当、都闭合时，与并联，为加热挡，断开，电路中只有，为保温挡，下图所示电路图符合要求的是（　　） A． B． C． D．   【答案】A 【详解】根据，电源电压不变时，总电阻越小，功率越大，档位就越高。 A．由电路图可知，当S1、S2都闭合时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，总功率最大，电饭煲处于加热状态；断开S2后，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最大，总功率最小，电饭煲处于保温状态，故A符合题意； B．由电路图可知，当S1、S2都闭合时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小，总功率最大，电饭煲处于加热状态；断开S2后，R1与R2串联，电路的总电阻最大，总功率最小，电饭煲处于保温状态，故B不符合题意； C．由电路图可知，当S1、S2都闭合时，电路为R2的简单电路；断开S2后，电路仍为R2的简单电路，两种情况下电路的总功率相等，电饭锅的状态相同，故C不符合题意； D．由电路图可知，当S1、S2都闭合时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小，总功率最大，电饭煲处于加热状态；断开S2后，R1与R2串联，电路的总电阻最大，总功率最小，电饭煲处于保温状态，故D不符合题意。 故选A。 知识点二 常见的高低温挡电路举例 （1）串联电路（R1＞R2） 挡位 开关组合 电路状态 低温挡 S闭合，S1接C R1、R2串联工作 中温挡 S闭合，S1接B R1单独工作 高温挡 S闭合，S1接A R2单独工作 注意：R1或R2单独工作时的电流比R1、R2串联工作时的电流大，也就是说，R1或R2单独工作时与串联工作时通过自身的电流不相同，计算时不要张冠李戴。 （2）并联电路（R1＞R2） 挡位 开关组合 电路状态 低温挡 S1闭合，S2断开 R1单独工作 中温挡 S1断开，S2闭合 R2单独工作 高温挡 S1闭合，S2闭合 R1、R2并联工作 注意：R1或R2单独工作时的电流与R1、R2并联工作时R1或R2通过的电流相同，也就是说，R1或R2无论在哪个挡位工作，通过自身的电流都不变。 （3）串联、并联可切换电路 挡位 开关组合 电路状态 低温挡 S1断开，S2接A R1、R2串联工作 中温挡 S1闭合，S2接A R1单独工作 高温挡 S1闭合，S2接B R1、R2并联工作 除以上三种电路外，还有其他更简易或更复杂的电路，虽然形式有不同，但原理均相同，就不在此罗列了。 趁热打铁： 例3．一台热水器有高温、中温、低温三挡，内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。R1=88Ω，R2=22Ω。下列说法不正确的是（　　） A．当闭合S1，并将S2拨至位置a时，热水器处于高温挡 B．当断开S1，并将S2拨至位置b时，热水器处于低温挡 C．热水器处于中温挡的功率为500W D．热水器以低温挡正常工作10min，电热丝产生的热量为2.64×105J 【答案】C 【详解】AB．根据串并联电路的电阻特点可知，当开关S1闭合，S2接a时，R1、R2并联，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；当断开S1，并将S2拨至位置b时，R1、R2串联，电路中的总电阻最大，总功率最小，热水器处于低温挡；当开关S1闭合，S2接b时，只有R1工作，热水器处于中温挡，故AB正确，不符合题意； C．热水器处于中温挡的功率 故C错误，符合题意； D．根据串联电路的电阻特点可知，低温挡时电路中的总电阻 R=R1+R2=88Ω+22Ω=110Ω 热水器以低温挡正常工作10min，电热丝产生的热量 故D正确，不符合题意。 故选C。 例4．纳米技术不仅应用于高科技，在生产、生活中得到了广泛的应用，某中学纳米课题研究小组的同学了解到的某一新产品——纳米电热水器的部分技术参数表及电路图如下，设R1、R2、R3均为加热电阻，其值不受温度影响，S为挡位开关，是热水器有“低”“中”“高”温度挡，使用时接入家庭电路中，则下列说法正确的是（　　） 型号 额定电压/V 水箱容量/L 频率/Hz 额定功率/kW DGW 220 40 50 0.5/1.0/2.2 A．开关S接“3”挡时为高温挡，因为接入电路的加热电阻多 B．R2的阻值为26.4Ω C．在低温挡通电10min，该热水器消耗电能为5×103J D．该热水器在“低”“中”温度挡分别通电1min（不计热量损耗）两种情况下水箱内水温升高之比为1∶4 【答案】B 【详解】A．S接3时，三个加热电阻串联；S接2时，两个加热电阻串联；S接1时，只有电阻R1接入电路中；所以S接3时，电路中电阻最大，根据 可知，电功率最小，为低温挡，故A错误； B．当S接1时，电阻R1接入电路中,电路中电阻最小，根据 可知，此时电功率最大，为高温挡，由表中数据可知，高温挡额定功率 P1=2.2kW=2200W 则电阻R1的阻值 当S接2时，为中温挡，电路为R1、R2的串联电路，由表中数据可知，额定功率 P2=1kW=1000W 则此时电路中的电阻 则R2的阻值 R2=R′-R1=48.4Ω-22Ω=26.4Ω 故B正确； C．由可得，在低温挡通电10min，消耗的电能 W低=P低t=0.5×103W×10×60s=3×105J 故C错误； D．由可得，该热水器在“低”“中”温挡分别通电1min消耗的电能之比 不计热量损耗时，Q吸=W，由W=Q吸=cm∆t可得，两种情况下水箱内水温升高之比 故D错误。 故选B。 融会贯通 ——打基础—— 1．近年冬天，越来越多的人们在使用电热桌垫，好奇的小东同学很想知道它的发热原理，查看说明 书后发现：该电热桌垫由12V电源供电，发热部分由两根电热丝R1、R2组成，设计低温、高温两挡，内部简化电路图如图所示，旋钮开关S可置于“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱，已知低温挡加热的功率P1为24W，R2的阻值为4Ω。求： (1)低温挡加热的电流； (2)R1的阻值； (3)高温挡加热10min电路产生的热量。 【答案】(1)2A (2)6Ω (3)36000J 【详解】（1）由可知，低温挡加热的电流 （2）旋钮开关S可置于“2和3”接线柱时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，电热桌垫处于低温挡；由可知，R1的阻值为 （3）由图乙可知，旋钮开关S可置于“3和4”接线柱时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，由可知，电路中的总功率最大为高温加热档；高温挡工作时R2的电功率为 高温挡加热的功率 高温挡加热10min电路产生的热量 2．如图甲为一款电养生壶有高温和保温二挡功能，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。正常工作高温挡电功率为1100W。求： (1)养生壶处于高温挡5min消耗的电能； (2)养生壶的保温挡的电功率； (3)若电路电压降为198V，养生壶处于高温挡时的实际电功率。 【答案】(1)3.3×105J (2)88W (3)891W 【详解】（1）根据可知，养生壶处于高温档5min消耗的电能 （2）当开关与“1”接通，只有电阻R1接在电路，总电阻较小，为高温档，根据可知，R1电阻为 当开关与“2”接通过，R1、R2电阻串联，总电阻较大，养生壶处于保温档，电路中的总电阻为 养生壶的保温挡的电功率为 （3）电路电压降为198V，养生壶处于高温挡时的实际电功率为 3．如图甲是文文同学家新买的一台冷暖空调扇，其内部简化电路如图乙所示，R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为110，M是电动机。开关S1闭合后，当S2接1、2时吹冷风，吹冷风时，电动机正常工作1h消耗的电能为0.11kW·h，当S2接2、3时吹温风；当S2接3、4时吹热风，吹热风时空调扇的总功率为1100W。已知电源电压为220V。求： (1)吹冷风时，空调扇电动机的电功率是多少？ (2)吹温风时，空调扇的总电功率是多少？ (3)吹热风时，R2的电阻是多少？ 【答案】(1)110W；(2)550W；(3)88 【详解】（1）解：吹冷风时，空调扇只有电动机工作，此时电动机的电功率是 （2）吹温风时，R1和电动机并联，此时R1电功率是 此时，空调扇的总功率是 （3）吹热风时，R1、R2和电动机并联，R2的功率是 R2的电阻是 4．张老师家里买了个小型电火锅，如图甲所示。该电火锅有高、中、低三挡加热功能。图乙是它的电路原理图，R1、R2、R3均为发热电阻丝，已知R1的阻值为396Ω，电源电压为220V，，不计温度对电阻的影响，电火锅的部分参数如下表所示。 额定电压 220V 低温挡功率 中温挡功率 440W 高温挡功率 1100W (1)R3的阻值是多少？ (2)R2的阻值和电火锅在低温挡工作时的功率是多少？ (3)张老师某次使用电火锅高温挡将1.1kg水从20℃加热到80℃，用时5min，该电火锅的加热效率是多少？ 【答案】(1) 44Ω (2)66Ω，110W (3)84% 【详解】（1）分析电路可知，高温挡时，R3单独工作，则R3的阻值为 （2）中温挡时，R2、R3串联，则R2、R3总电阻为 则R2的阻值为 低温挡时，R1、R3串联，则低温挡工作时的功率为 （3）消耗的电能为 水吸收的热量为 则该电火锅的加热效率为 5．如图是多功能汤锅加热的测试电路图，使用时通过旋钮开关（旋钮两端有导线相连的固定触点）可实现保温、慢炖、快炖三种功能切换，且保温、慢炖、快炖状态的加热功率依次增大。已知四个发热电阻的阻值相等，测试电源电压为220V，慢炖状态的功率为550W。已知水的比热容为，求： (1)的阻值； (2)保温状态的功率； (3)若把2kg的水从20℃加热到100℃，快炖需要300s，求水吸收热量。 【答案】(1)88Ω (2)275W (3) 【详解】（1）由图示知，旋钮开关接1和4触点时，两个电阻R1和R4串联在电路中，电路中的总电阻较大，据知，电路中的总功率较小，处于保温状态；开关接2和5触点时，电路中只有R4工作，电路的电阻较小，据知，电路的功率较大，处于慢炖状态；开关接3和6触点时，两个电阻R2和R3并联在电路中，电路的总电阻最小，据知，电路的总功率最大，处于快炖状态。四个发热电阻的阻值相等，慢炖状态的功率为550W，则R1的阻值 （2）保温状态时，电路的总阻值 R=R1+R4=88Ω+88Ω=176Ω 保温状态的功率 （3）水吸收的热量 6．很多人都喜欢喝鲜榨果蔬汁，在家自制鲜榨果汁已经成为一种健康风尚。如图所示，一款“能加热的榨汁杯”及其内部电路简化结构示意图，该榨汁杯的部分参数如表所示。求： 额定电压 加热功率 保温功率 榨汁功率 阻值 ？ (1)的阻值？ (2)加热功率是多少？ (3)给杯子盛满果汁并加热，果汁的质量为，使其温度升高，加热时间为，该榨汁杯正常工作时的加热效率？[c果汁=4×103J/（kg·℃）] 【答案】(1) 605Ω (2)300W (3)72% 【详解】（1）由电路图可知，只闭合S2时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最大，总功率最小，处于保温状态，根据可知，R1的阻值为 （2）同时闭合S2、S3时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，总功率最大，处于加热状态，R2的电功率为 加热功率为 （3）果汁吸收的热量为 由可知，榨汁杯消耗的电能为 榨汁杯正常工作时的加热效率为 7．善于观察的小明发现，家中的即热式水龙头使用时冬季水温偏低，夏季水温偏高，还发现龙头标有“220V  2200W”，于是他增加两个想通过的发热电阻R、两个指示灯（电阻不计）设计了如图所示的电路进行改进，其中R0为改进前水龙头发热电阻。开关S1可以只与c相连或同时与a、b相连，使其具有两挡工作状态，且冬季与夏季水龙头工作的总电流之比为4:1。求： (1)电阻R0的阻值； (2)改进前，若水龙头的热效率为90%，正常加热100s提供的热量； (3)改进后，冬季使用时水龙头工作的总电功率。 【答案】(1)22Ω (2)1.98×105J (3)4400W 【详解】解：（1）根据算出R0的电阻为 （2）改装前，由于水龙头的热效率为90%，由得正常加热100s提供的热量为 （3）由电路图可知，将开关S与a，R与R0并联，电源的电压一定时，据可知，电路的总功率最大，用于冬季；将开关S与c相连时，R与R0串联，总电阻较大，水龙头处于低温状态； 水龙头分别处于冬季与夏季时总电流之比为4:1，根据P＝UI，则总电功率之比也为4:1，即 已知R0=22Ω，则解得，R=22Ω，则高温挡时的电功率为 答：（1）R0的阻值为22Ω； （2）正常加热100s产生的热量为1.98×105J； （3）改装后冬季使用时水龙头工作的总电功率为4400W。 8．小明用一个可显示电费的新型插座（如图甲所示）来测量从网上购买的养生壶（如图乙所示）耗电情况。如图丙所示是该养生壶的简化电路图，其额定电压为220V，定值电阻R1和R2为发热体，其中R1=100Ω。开关S1、S2、S3的通断可实现高、中、低三个挡位的调节（S1、S2不会同时闭合），只闭合S3时为中温挡，额定功率为400W。求： (1)R2的电阻； (2)高温挡正常工作100s，电流通过R1产生的电热； (3)只有养生壶单独工作，表盘示数使用前后如图甲、丁所示，通过表盘显示的数据估算该养生壶消耗的电功率（已知电费单价为0.60元/kW·h）。 【答案】(1)121Ω (2) (3)200W 【详解】（1）当开关S1、S3闭合、S2断开时，两电阻并联，总电阻最小，根据可知，此时总功率最大，为高温挡；只闭合S3时，电路为R2的简单电路，总电阻较小，此时总功率较大，为中温档；当开关S1、S3断开、S2闭合时，两电阻串联，总电阻最大，此时总功率最小，为低温挡。故R2的电阻为 （2）高温挡时R1功率为 高温挡正常工作100s，电流通过R1产生的电热为 （3）养生壶消耗的电能为 养生壶工作时间为 t=9∶25-9∶10=15min=0.25h 养生壶消耗的电功率为 ——提能力—— 1．某品牌电烤箱的简化电路如图所示，S为旋钮开关，转动S可将开关分别调至0、1、2、3挡位置，与该挡的两个触点同时接通。将电烤箱接入220V的家庭电路中，高、中、低三挡的功率分别为990W、550W、220W；、、为发热电阻，且阻值恒定。求： (1)的阻值； (2)S旋在1挡时，两端的电压； (3)分析说明：如果三个发热电阻可以任意互换位置，转动旋钮S最多可得到几组不同的功率值。 【答案】(1) 88Ω (2) (3)9种，见解析 【详解】（1）S旋在2挡时，R2的阻值为 （2）S旋在1挡时，R1与R2串联，电路的总电阻为 则R1的阻值为 电阻R1与R2两端的分压比为 电源电压，解得。 （3）S旋在3挡时，R1与R2并联。由公式得，R3的阻值为 S旋在1挡时，电阻R1与R2串联，电阻R1与R3串联，电阻R2与串R3联，电路共3种情况； S旋在2挡时，电阻R1，电阻R2，电阻R3分别连入电流，电路共3种情况； S旋在3挡时，电阻R1与R2并联，电阻R1与R3并联，电阻R2与R3并联，电路共3种情况； 由公式可以得出电路共9种不同的功率。 2．如图所示，甲是某款多功能家用涮烤电火锅，可使烧烤、火锅同时进行，也可单独控制，烧烤锅分为左右两盘，其简化电路如图乙所示。汤锅内温控开关在温度达到100℃时，自动由加热切换到保温。已知该锅加热效率为80%。电火锅部分参数如下表，求： 额定电压 额定功率 220V 汤锅 烧烤锅 加热 保温 左盘 右盘 1000W 484W 440W 880W (1)定值电阻的值； (2)在露营时将其接在户外移动电源上（输出电压220V），闭合烧烤锅左盘开关且汤锅处于保温挡时，电路中电流； (3)若仅使用汤锅且汤锅正常工作，内装有3kg，初温为20℃的汤汁（沸点100℃），初始调至加热挡位，不考虑汤汁质量变化，加热汤汁30min所消耗的电能为多少J[]。 【答案】(1)51.6Ω (2)4.2A (3) 【详解】（1）根据可知，当电路中的阻值越大时，电路的功率越大，由图可知，当温控开关闭合时，R2短路，R1单独工作，阻值小，功率大，为高温挡，故R1的阻值为 当温控开关断开时，R1和R2串联，阻值大，功率小，为低温挡，串联的总阻值为 则R2的阻值为 （2）闭合烧烤锅左盘开关且汤锅处于保温挡时，此时电路中的功率为 则电路中的电流为 （3）加热汤汁直到沸腾所需吸收的热量为 该锅的加热效率为80%，则加热到沸腾消耗的电能为 所消耗的时间为 加热汤30min，则保温的时间为 保温消耗的电能为 则消耗的电能共为 3．如图所示，是小明画出的家里电蒸锅电路原理图，其主要由指示灯L、保险装置和加热装置组成，不计指示灯和保险装置的电阻，加热装置由电阻R1和R2组成，通过控制开关S1和S2的状态，可实现高、中、低三挡的调节。观察到电蒸锅铭牌上标示的低温挡额定功率为220W、中温挡额定功率为440W，高温挡额定功率模糊不清了。求： (1)低温挡正常工作时的电流； (2)电阻R2的阻值； (3)若在一个标准大气压下，电蒸锅中加入1 kg 初温为20℃的水，高温挡正常工作7min将水烧开，则该电蒸锅的加热效率为多少? [c水=4.2×103 J/(kg⋅℃)]（计算结果保留一位小数） 【答案】(1)1A (2)110Ω (3)90.9% 【详解】（1）低温挡正常工作时的电流为 （2）由电功率公式可知，电压一定时，电功率大小与电阻的大小有关，当S2置于a，断开S1，两电阻串联，为低温挡，当S2置于b，断开S1，为R2的简单电路，为中温挡，再闭合S1，两电阻并联，为高温挡，故电阻R2的阻值为 （3）低温挡串联时的总电阻为 R1的阻值为 高温挡的功率为 烧水消耗的总电能为 水吸收的热量为 则该电蒸锅的加热效率为 4．随着生活质量的提升，各类空气炸锅、电烤箱、烧烤炉走进了千家万户，小明家新买了一个三档位的电烤箱，小明研究电烤箱加热板部分，画出了其简化电路如图甲所示，是定值电阻，可通过旋转开关实现高、中、低档位切换。电烤箱的相关参数如表格所示，求： 额定电压 220V 高温档功率 中温档功率 800W 低温档功率 440W (1)电烤箱在低温档正常工作时的电流？ (2)电烤箱中的阻值是多少欧姆？ (3)若在用电高峰期，家庭电路的实际电压为会降低，电烤箱在中温档工作3min能使图乙中的电能表（不受电压影响）表盘转动105圈，则此段时间中温档实际电功率是多少？ (4)烤箱在中温档正常工作2min，它能将质量为1kg，初温为20℃的蛋糕液加热到多少℃？（不计热量损失，蛋糕液的比热容取） 【答案】(1)2A (2)55Ω (3) 700W (4) 68℃ 【详解】（1）电烤箱在低温档正常工作时的电流 （2）根据可知，旋转开关接到“1”位置时，R1、R2串联，电阻最大，此时电路中电功率最小为低温档，接“3”位置时，电路为R1、R2并联，电阻最小，此时为高温档，接“2”时。电路为R1的简单电路，为中温档，则根据中温档可得R1的电阻为 根据低温档可得R1、R2的总电阻为 则R2的电阻为 （3）电能表（不受电压影响）表盘转动105圈消耗的电能为 此段时间中温档实际电功率是 （4）由题意可得蛋糕液升高的温度为 所以可以把蛋糕液加热到 5．我国新推出的某款双胆电饭煲，能利用旋转式多挡位开关智能化控制温度，使烹饪的食物有最佳的营养和口感，获得的全球用户的信赖。小明同学在爸爸的帮助下，对自己家的双胆电饭煲进行分析，发现其工作电路如图乙所示，经过测量两根电热丝R1和R2的阻值分别为220Ω和55Ω，接人额定电压为220V的电路中使用，同时发现通过旋转开关可以改变触点1、2、3、4之间的连接方式，可以获得不同的挡位。 (1)如果要让该电饭煲处于最低挡位工作，则四个触点的连接方式是丙图中的 （选填A、B、C、D）。此时，两个电阻的连接方式为 （选填“串联”或“并联”）。 (2)该电饭煲利用最高档正常工作时，其额定电流多少？ (3)不考虑热量损失，该电饭煲最短在多长时间内可以将2kg的米饭从50℃加热到100℃？【在一个标准大气压下，c米饭=4.4×103J/（kg·℃）】 【答案】(1) C 串联 (2)5A (3)400s 【详解】（1）由图乙得，图丙中的C图的连接时两电阻串联，使电路中电阻最大，电功率最小，电路为最低挡位。 （2）根据题意可知，该双胆电饭保利用最高档正常工作时，R1和R2并联在220V电路中，通过R1的电流 通过R2的电流 最高档正常工作时额定电流 （3）根据题意可知，米饭吸收的热量为 该电饭促为了加热时间最短，需要用最高档工作，此时电功率 不考虑热量损失，消耗的电能 由得，最短加热时间 6．石墨烯暖手袋是以石墨烯电热膜为发热材料的取暖装置，它利用一个内置锂电池给石墨烯电热膜（相当于发热电阻）供电，使整个暖手袋热起来。图甲是某品牌石墨烯暖手袋的实物图；图乙是它的内部简化电路图，是电热膜发热电阻，S是总开关，是单刀三掷开关，表格中为暖手袋在不同温度挡时的发热功率。 可充电池 输出电压：5V 电池容量：5000mA·h 温度设置 低温挡 中温挡 高温挡 发热功率/W 6.25 10 (1)当开关S闭合，接 （选填“a”“b”或“c”）时，温度设置为高温挡。 (2)当温度设置为中温挡时，充满电的电池可供此状态最多工作多长时间？ (3)当温度设置为低温挡时，的发热功率为0.96W，求的阻值。 【答案】(1)a (2)4h (3) 2.25Ω 【详解】（1）根据可知，当电压一定时，电阻越大，功率越小，为低温（或保温）挡；电阻越小，功率越大，为高温（加热）挡。当S闭合，S1接a时，只有R1接入电路，电阻最小，为高温挡；S1接b时，R1、R2串联接入电路，电阻最大，为中温挡；S1接c时，三个电阻串联接入电路，电阻最大，为低温挡。 （2）电池充满电储存的电能为 可供中温挡工作时间为 （3）当暖手袋在高温挡时，由可得，R1的阻值为 当暖手袋在中温挡时，R1、R2串联，总电阻为 R2的阻值为 当暖手袋在低温挡时，R1、R2 、R3串联，电路中的电流为 此时电路的总电阻为 R3的阻值为 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 $$