15.3 电热器 电流的热效应 第2课时 专题三多档位问题 2024-2025学年苏科版物理九年级下学期

15.3.2专题三多档位问题 知识点一 多档位问题——“串联”模型 1．某型号电饭锅有高温档和低温档两个档位，其原理如图所示，其中R与R0为发热电阻丝。下列说法中正确的是（　　） A．开关S接2时，只有电阻丝R0工作，为保温档 B．开关S接2时，只有电阻丝R工作，为加热档 C．开关S接1时，电阻丝R与R0同时工作，为保温档 D．开关S接1时，电阻丝R与R0同时工作，为加热档 2． 如图是汽车座椅的加热电路，R1、R2是电热丝，其发热原理是电流的 效应；旋钮式开关可绕O点转动，若选择“高温”挡，应将开关转至 （选填“1”或“2”）位置；已知电源电压为24V，R1阻值是32Ω，若“低温”挡功率为12W，则电路中的电流是 A；若选择“高温”挡，通电100s时间，R2产生的热量为 J。    知识点二 多档位问题——“并联”模型 3．图是某电饭锅内部电加热器原理电路，它有烧煮和保温两档，开关S断开时，电饭锅处于 档，已知R1=484Ω，烧煮时的功率是保温时的11倍，则R2= Ω，该电饭煲烧煮，保温各1h可使电能表（3000imp/kW·h)的指示灯闪烁 次。 4．在综合实践活动中，小明设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”、“高挡”之间的转换，饮水机工作时功率随时间的关系图像如图乙所示。求： (1) 30min内电路消耗的总电能； (2)饮水机工作时，通过电阻R1的电流； (3)电阻R2的阻值。 知识点三 多档位问题——其他模型 5．某电饭锅的电路如图所示，发热盘内有发热电阻和分压电阻，S是温控开关，当S接a时，电饭锅处于高温挡，通过的电流为4A；当温度达到一定值时，开关S自动切换到b，电饭锅处于保温挡，通过的电流为0.25A。求： （1）的阻值； （2）电饭锅高温挡的功率； （3）保温16min，分压电阻产生的热量。 6．天气状况对安全行车的影响极大。如图是宝马公司一款高智能汽车的后视镜及电路原理图，该智能后视镜有三个档位工作，分别能够防雾、除雨露、除冰霜依次需要后视镜提供更高的热量，车主只需要通过转动旋钮开关就可让其工作。已知车载电源电压为100V，电热丝R1=100Ω，电热丝R2=200Ω，电热丝R3=300Ω，电阻值均不受温度的影响。则下列说法正确的是（　　） A．当车主开启防雾功能时，开关置于3 B．当车主开启除冰霜功能时，开关置于1 C．要除冰霜时，该电路的总功率是50W D．旋钮开关旋至防雾档位时，电路中的电流为1A 7．电吹风简化电路如图，旋转扇形开关S，实现断开、冷风热风的转换，已知吹冷风时的功率为100W，R=48.4Ω，若家中只有电吹风工作，她用冷风、热风挡交替使用5min，标有“1200imp/（kW･h）”的电能表指示灯闪烁90次，则电吹风消耗 J的电能，电热丝的功率是 W，使用热风挡的时间为 min｡ 8．某型号的电热水器有高、中、低三挡位，其简化电路如图所示，R1和R2为电热丝，闭合开关S、S1，S2接b，电流表示数为10A，再断开S1，电流表示数变化了8A。则（1）R1= ； （2）低温挡工作2min产生的热量是 J； （3）高温挡功率为 W。 9．某电器厂设计了一种具有高、中、低温三挡的家用电火锅，该火锅产品铭牌和电路图如图所示： 额定电压 220V 额定功率 高温档 中温档 低温档 880W 440W 220W （1）当开关S1断开，S2接a时，该电火锅选用 档工作（选填“高温”、“中温“或“低温”）． （2）当电火锅使用中温档正常工作时，电路中电流是多大 ？接入电路的电热丝的阻值是多少 ？ （3）用电火锅高温档在额定电压下烧水7分钟，电流做了多少功？若电热丝产生的热量全部被水吸收，在1个标准大气压下，能使1kg初温为20℃的水升高多少℃ （c水=4.2×103J/（kg•℃））？ 10．某型号的电加热器有高、低两挡调温功能，其额定电压为220V，内部电路由发热电阻R1、R2和开关S1组成，其中R1=55Ω。在不拆解电加热器内部电路的情况下，小华用图甲电路对其进行测试：先闭合开关S，电流表的示数为0.8A；再闭合S1，电流表的示数变为4A。则： （1）该电加热器低温挡的功率； （2）R2的阻值； （3）小华增加了一个单刀双掷开关S2，利用原有元件对该电加热器的内部电路进行改装，使改装后的电路符合以下两点要求：a．具有高、中、低三挡调温功能；b．低温挡功率不变，中温挡功率与原高温挡功率相同。 ①图乙是改装后的电路图，请在图中的虚线框内分别填入R1和R2； ②通过计算说明，改装后的高温挡功率将为多少？ 15.3.2专题三多档位问题 参考答案 题号 1 6 答案 C C 1．C 【详解】AB．开关S接2时，电阻R被短接，只有R0接入电路，此时电阻中电阻小，根据公式得此时的功率大，所以是加热档，故AB错误； CD．开关S接1时，电阻丝R与R0串联，两个电阻同时工作，此时电路中的电阻大，根据公式，此电路的功率小，所以是保温档，故C正确，D错误。 故选C。 2． 热 2 0.5 3600 【详解】[1]汽车座椅电热丝工作时把电能转化为内能，所以其发热原理是电流的热效应。 [2]由图可知，当旋钮开关转至1时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点，此时电路中的总电阻最大，由可知，电路中总功率最小，汽车座椅处于低温挡；当旋钮开关转至2时，只有R2工作，电路中的总电阻最小，总功率最大，汽车座椅处于高温挡。 [3]低温挡时电路中的电流 [4]由可知，低温挡时电路中的总电阻 根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值 选择“高温”挡，通电100s时间，R2产生的热量 3． 保温 48.4 3600 【详解】[1]由电路图可知，开关S断开时，电路为R1的简单电路，电路中的总电阻最大，由P=可知，电路的总功率最小，电饭锅处于保温档。 [2]开关S闭合时，R1与R2并联，电路中的总电阻最小，电路的总功率最大，电饭锅处于烧煮档，因电路中总功率等于各用电器功率之和，且烧煮时的功率是保温时的11倍，所以，两电热丝的功率之比 由P=可得，两电热丝的阻值之比 则 ×484Ω=48.4Ω [3]电饭煲保温时的功率 P保温==100W=0.1kW 电饭煲烧煮时，电路的总功率 P烧煮=11P保温=11×100W=1100W=1.1kW 由P=可得，该电饭煲烧煮，保温各1h消耗的电能 W=P总t=(P保温+P烧煮)t=(0.1kW+1.1kW)×1h=1.2kW•h 电能表指示灯闪烁的次数 n=3000imp/kW•h×1.2kW•h=3600imp 4．(1) ；(2) 1A；(3) 110Ω 【详解】（1）由乙图知，以660W的功率工作了10min，根据得，消耗的电能为 以220W的功率工作了20min，消耗的电能为 30min内电路消耗的总电能为 （2）由图知，当两开关都闭合时，两电阻并联，功率大为高档，当S2断开时，只有R1接入电路工作，为低档，低档功率为220W，根据得通过电阻R1的电流为： （3）高档功率为660W，低档功率为220W，所以R2的功率为 根据得电阻R2的阻值 5．（1）；（2）880W；（3） 【详解】解：（1）当S接a时，电路为的简单电路，电饭锅处于高温挡，通过的电流为4A ，根据欧姆定律可得，的阻值为 （2）根据P=UI可得，电饭锅高温挡的功率为 （3）当温度达到一定值时，开关S自动切换到b，此时两电阻串联，电饭锅处于保温挡，通过的电流为0.25A。根据串联电路特点和欧姆定律可得，分压电阻的阻值为 保温16min，分压电阻产生的热量为 答：（1）的阻值为； （2）电饭锅高温挡的功率为880W； （3）保温16min，分压电阻产生的热量为。 6．C 【分析】(1)由题意可知，防雾需要的热量少，即功率最小，而除雨露需要热量较多，功率较大，要除冰霜需要热量最多，即功率最大，根据电功率计算公式结合电阻关系判断出开启不同功能时开关的位置； (2)除冰霜时电路中只有R2接入电路，根据电功率计算公式求出改电路的总功率； (3)在防雾档位时，R1与R3串联，根据电阻串联和欧姆定律求出电路中的电流。 【详解】A．由题意可知，防雾、除雨露、除冰霜依次需要后视镜提高更高的热量，则 由电路图可知，旋钮接1时，R1与R3串联，旋钮接2时，只有R3接入电路，旋钮接3时，只有R2接入电路，由题可知 电源电压一定，旋钮接1时，电阻最大，功率最小，旋钮接3时电阻最小，功率最大，所以要防雾时，旋钮应接1档，A错误； B．电源电压一定，旋钮接1时，电阻最大，功率最小，旋钮接3时电阻最小，功率最大，所以要除冰霜时，旋钮应接3档，B错误； C．除冰霜时，电路中只有R2接入电路，改电路的总功率为 C正确； D．旋钮开始旋至防雾档时，R1与R3串联，此时电路中的电流为 D错误。 故选C。 7． 4 【详解】[1]电吹风机消耗的电能为 [2]电热丝的功率是 [3]吹风机工作的过程中，电动机一直在工作，电动机消耗的电能为 电热丝消耗的电能为 使用热风挡的时间即为加热丝工作的时间为 8． 22 【详解】（1）[1]闭合开关S、S1，S2接b，电路为R1的简单电路，电流表示数为10A，则R1的电阻为 （2）[2]当开关S、S1断开，S2接b时，电路中电阻最大，根据可知，为低温档，此时电路中的电流为 低温挡工作2min产生的热量是 （3）[3]保温当时，两电阻串联，电路的总电阻为 则R2的电阻为 闭合开关S、S1，S2接a时，两电阻并联，电路中的总电阻最小，根据可知，为高温档，高温挡功率为 9． 低温 2A 110Ω 80℃ 【详解】第一空．由图知，当S1断开，S2接a端，R1和R2串联，此时电路的总电阻最大，由可知，此时总功率最小，则该电火锅选用低温档工作； 第二空．当开关S1断开，S2接b时，电阻R2单独接入电路，为中温档，此时电路中的电流： 第三空．由欧姆定律可得，接入电路的电热丝的阻值： ； 第四空．用电火锅高温档在额定电压下烧水7分钟，电流做的功： W=P高温t=880W×7×60s=369600J=3.696×105J 因电热丝产生的热量全部被水吸收，则可得水升高的温度： 因为在1个标准大气压下，水的沸点是100℃，且水的初温为20℃，所以只能使水升高80℃． 10．（1）176W；（2）220Ω；（3）①；②1100W 【详解】解：（1）R1单独接入电路中时，通过电路的电流 I1==4A 因先闭合开关S时电流表的示数为0.8A，再闭合S1时电流表的示数变为4A，所以，低温挡时，R1与R2串联，电路中的电流为0.8A，高温挡时电路为R1的简单电路，则该电加热器低温挡的功率 P低=UI=220V×0.8A=176W （2）低温挡时电路中的总电阻 R低==275Ω R2=R低-R1=275Ω-55Ω=220Ω （3）①由电路图可知，开关S闭合、S1断开且S2接b时，R1与R2串联，电路的总电阻最大，总功率最小，电加热器处于低温挡；开关S、S1闭合且S2接a时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，总功率最大，电加热器处于高温挡，则开关S、S1闭合且S2接b时，应处于中温挡，且中温挡功率与原高温挡功率相同，所以R1位于左下方虚线框内，如下图所示： ②因并联电路中各支路两端的电压相等，且电路的总功率等于各用电器功率之和，所以，改装后的高温挡功率 P高==1100W 答：（1）该电加热器低温挡的功率为176W； （2）R2的阻值为220Ω； （3）①如上图所示；②改装后的高温挡功率为1100W。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$