易错点11 电热器的挡位分析（2陷阱点3考点4题型）-备战2025年中考科学考试易错题（浙江专用）

2024-2025学年高考物理易错 易错点11 电热器的挡位分析 目 录 01 易错陷阱 02 易错知识点 知识点一、档位判断 知识点二、相关计算 知识点三、挡位分析 03 举一反三——易错题型 题型一：串联式电热器 题型二：并联式电热器 题型三：电吹风计算 题型四：与电磁铁结合的电热器计算 04 易错题通关 易错点一、电热器计算时对公式的选择不熟练 易错点二、不能明确串联式电热器，并联式电热器等电路的特点 知识点一、档位判断 ①根据，因U=220V，可知：R↑→P↓→低档；R↓→P↑→高档。 ②电阻R：越串越大，越并越小。 知识点二、相关计算 ①原理公式： ②常用公式（无论串联还是并联）：P总=P1+P2 ③相关公式：a.P=UI ⇒ b. ⇒ c.P=I2R ⇒ 知识点三、挡位分析 ①多开关类 电路图 档位分析 表达式 闭合S：电路只有R2 ⇒ 高温档 断开S：R1和R2串联 ⇒ 低温档 闭合S、S1：R1和R2并联 ⇒ 高温档 只闭合S：电路只有R1 ⇒ 低温档 （R1>R2） 只闭合S1：电路只有R1 ⇒ 低温档 只闭合S2：电路只有R2 ⇒ 中温档 闭合S1、S2：R1和R2并联 ⇒ 高温档 ②多触点开关类 电路图 档位分析 表达式 接0、1：不工作 接1、2：电路只有R1 ⇒ 低温档 接2、3：R1和R2并联 ⇒ 高温档 ③旋钮开关类 电路图 档位分析 表达式 接1：R1和R2串联⇒ 低温档 接2：电路只有R2 ⇒ 高温档 接1：R和R串联⇒ 低温档 接2：电路只有R ⇒ 中温档 接3：R和R并联⇒ 高温档 ④单刀双掷开关类 电路图 档位分析 表达式 闭合S1 S2接a：R1和R2并联 ⇒ 高温档 S2接b：电路只有R1 ⇒ 中温档 断开S1 S2接a：不工作 S2接b：R1和R2串联 ⇒ 低温档 题型一：串联式电热器 1. （2024•浙江模拟）如图甲所示的电饭锅，额定电压为220V，加热功率为1210W。从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级，简化电路图如图乙所示，有加热和保温两挡，由开关S调节，其中R1和R2均为发热电阻，且阻值不随着温度的变化而改变。求： （1）电阻R1的阻值； （2）小明利用电能表测量电饭锅的保温功率，他关闭家里的其它用电器，让电饭锅处于“保温”状态下正常工作，观察在10min内电能表转盘转了30圈。求该电饭锅保温功率。 （3）小明上网查询了解，国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时，三级能效的热效率值范围为81%≤η＜86%（热效率是指装置的有效输出能量与输入能量的比值）。他用学过的知识对电饭锅进行测试：在加热状态下，将温度为23℃、质量为2.2kg的水加热到100℃，电饭锅正常工作用时700s。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。 【解答】解：（1）由电路图知，S断开时两电阻串联，电路中电阻较大，功率较小，为保温状态， 当S闭合时，只有R1接入电路中，电阻较小，功率较大，为加热状态， 由P可得R1的电阻： R140Ω； （2）“3000r/（kW•h）”表示每消耗1kW•h电能，电能表转盘转3000圈， 只让电饭煲在“保温”状态下工作，转盘在10min内转了30转，则电饭锅消耗的电能为： W0.01kW•h， 电饭锅处于“保温”状态时的功率为： P保温0.06kW＝60W； （3）水吸收的热量为： Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×2.2kg×（100℃﹣23℃）＝7.1148×105J； 用时700s消耗的电能为： W′＝P加热t′＝1210W×700s＝8.47×105J， 该电饭锅的热效率为：η100%100%＝84%，故该电饭锅的热效率值达到三级能效。 2. （2024•嘉善县一模）某电热水器内部简化电路如图甲所示，由控制电路和加热电路组成。加热电路中电压为220V，加热电阻R1＝44Ω，控制电路中电源电压恒为12V，R0为定值电阻，Rt为热敏电阻（其阻值随水温的变化关系如图乙所示）；虚线框内为电压检测自动开关，当检测到两端的电压降到3V时S2闭合；检测到R0两端电压升高到6V时S2断开。已知热水器中水温降到40℃时，加热电路开始加热；水温升至某温度时，加热电路停止加热。求： （1）开关S2闭合时加热电路的电功率。 （2）定值电阻R0的阻值。 （3）加热电路停止加热时水的温度。 【解答】解：（1）S2闭合时加热电路的电功率P1100W.。 （2）由乙图知水温40℃时热敏电阻的阻值Rt＝150Ω，此时U0＝3V， Rt两端的电压Ut＝U1﹣U0＝12V﹣3V＝9V， 所以 R050Ω。 （3）停止加热时R0两端的电压U0′＝6V，此时Rt两端电压Ut′＝U1﹣U0′＝12V﹣6V＝6V， 因为U0′＝Ut′＝6V，所以此时热敏电阻Rt＝R0＝50Ω， 从乙图可知此时对应的水温为80℃。 答：（1）开关S2闭合时加热电路的电功率1100W， （2）定值电阻R0的阻值为50Ω， （3）加热电路停止时水的温度为80℃。 3. （2024•镇海区模拟）常用加湿器来调节空气的湿度。下表为某加湿器的部分技术参数，其中额定加湿量是指加湿器正常工作1h雾化水的体积；循环风量是指加湿器正常工作1h通过风扇的空气体积；加湿效率是指实际加湿量与实际输入功率的比。 额定电压 220V 额定输入功率 1000W 水箱容量 25L 额定加湿量 15L/h 净重 95kg 最大加湿效率 1.5×10﹣2L/（h﹣W） 循环风量 2000m3/h 加湿器与地面接触的总面积 6.0×10﹣4m2 （1）加满水放置在水平地面时，加湿器对水平地面的压强为 Pa。 （2）在一定条件下测得加湿器输入功率为800W，则此时加湿器工作1小时消耗电能为 J。 （3）利用湿敏电阻制成湿度计可实现对环境湿度的精确测量。如图甲所示，电源电压为24V，定值电阻R0的阻值为120Ω，电流表的量程为0﹣100mA，电压表的量程为0﹣15V，湿敏电阻R的阻值随湿度（rh）变化的关系图线如图乙所示。则该湿度计能够测量的湿度范围是多少？ （4）若某温度下，该环境中1米3空气最多可容纳水汽质量为10克，在加湿器正常工作条件下，试计算分析此时上述湿度计能否达到最大测量值？（不计空气中原有的水汽） 【解答】解：（1）水的体积V＝25L＝25dm3＝25×10﹣3m3， 加满水时，水的质量：m水＝ρ水V水＝1×103kg/m3×25×10﹣3m3＝25kg， 加湿器加满水后的总重力：G＝m总g＝（25kg+95kg）×10N/kg＝1200N， 加湿器对水平地面的压力：F＝G＝1200N， 加湿器对水平地面的压强：p2×106Pa； （2）由P可知，加湿器工作1小时消耗电能W＝Pt＝800W×1×3600s＝2.88×106J； （3）电路最大电流为：I大＝100mA＝0.1A， 由I可知，电阻R0两端电压：U0＝I大R0＝0.1A×120Ω＝12V， 由串联电路电压的规律知此时R两端电压为：UR＝U﹣U0＝24V﹣12V＝12V， 由I可知，湿敏电阻的阻值：R120Ω， 由图丙所示可知，此时湿度为30%； R两端最大电压：UR′＝15V，根据串联电路的电压特点可知，R0两端的电压U0′＝U﹣UR′＝24V﹣15V＝9V， 此时电路电流：I′0.075A， 由I可知，R的阻值：R′200Ω， 由图丙所示可知，此时的湿度为90%， 故湿度计能够测量的湿度范围是30%～90%； （4）若此时能达到最大值，则每小时空气中能容纳的水汽质量为m＝2000m3×10g/m3×90%＝18000g， 由ρ可知，这些水的体积V18000cm3＝18000mL＝18L， 即此时的加湿量18L/h＞15L/h，所以湿度计不能达到最大测量值。 题型二：并联式电热器 4. （2024•滨江区校级模拟）如图甲所示是某家用多功能电炖锅，深受消费者认可和青睐。它有三段温控功能：高温炖，中温煮和低温熬。图乙是它的简化电路图，下表是该电炖锅的部分参数。 项目 参数 电源电压（V） 220 低温挡功率（W） 500 中温挡功率（W） 1000 高温挡功率（W） （1）该电炖锅是利用电流的 工作的； （2）开关S1断开、S2接A时，电炖锅为 （选填“高”、“中”或“低”）温挡； （3）若电炖锅高温挡工作7分钟，求电炖锅消耗的电能； （4）若家庭电路的电压是220伏，某插座的额定电流是5安，用该插座仅给电炖锅供电，从安全用电和加热快这两个角度综合考虑，应选择 （选填“高”、“中”或“低”）温挡。 【解答】解：（1）电炖锅是利用电流通过导体有热量产生，所以该电炖锅是利用电流的热效应工作的。 （2）由电路图可知，当开关S1 闭合，S2 接B时，电阻R1、R2 并联，电路中的总电阻最小，由P可知，总功率最大，所以此时电炖锅为高温挡； 当开关S1断开，S2 接A时，电阻R1、R2 串联，电路中的总电阻最大，由P可知，总功率最小，所以此时电炖锅为低温挡； 当开关S1闭合，S2 接A时，R2 被短路，只有电阻R1 接入电路，电炖锅处于中温挡； （3）电阻R1、R2 串联的总电阻：R96.8Ω， 电阻R1的阻值：R148.4Ω， 串联电路总电阻等于各部分电阻之和，电阻R2的阻值：R2＝R﹣R1＝96.8Ω﹣48.4Ω＝48.4Ω， 高温挡的功率：P2000W， 电炖锅高温挡工作7分钟，电炖锅消耗的电能：W＝Pt＝2000W×7×60s＝8.4×105J； （4）家庭电路的电压是220伏，电炖锅处于中温挡时通过电路的电流：I5A， 根据W＝Pt可知电功率越大，加热越快，所以从安全用电和加热快这两个角度综合考虑，应选择中温挡。 答：（1）热效应；（2）低；（3）电炖锅高温挡工作7分钟，电炖锅消耗的电能为8.4×105J；（4）中。 5. （2023秋•上城区期末）冬天寒潮来袭，小周购买了如图甲所示的取暖器。该取暖器的简易电路如图乙所示，电阻R1和R2是阻值恒定的电热丝，可通过开关S1、S2的通断，实现“高、中、低”三种温挡的调节，电源电压为220V，电阻R2的阻值为40Ω。 （1）当开关S1闭合、S2断开时，为低温挡，小周通过仪表测得电流值为4.4A，则R1的电阻值为多少欧。 （2）当开关S1、S2均闭合时，为高温挡，此时电路中的总电流为多少安。 【解答】解：（1）当开关S1闭合、S2断开时，只有R1接入电路，且I1＝4.4A， 则R1的电阻值：R150Ω； （2）当开关S1、S2均闭合时，两个电阻并联， 因并联电路中各支路互不影响，则通过R1的电流不变，仍然为4.4A， 并联电路中各支路两端的电压相等，则通过R2的电流：I25.5A， 根据并联的电流特点可知，此时电路中的总电流：I＝I1+I2＝4.4A+5.5A＝9.9A。 答：（1）R1的电阻值为50Ω。 （2）当开关S1、S2均闭合时，为高温挡，此时电路中的总电流为9.9A。 6. （2023秋•越城区期末）图甲为某款新型电饭煲，其额定电压为220V，它能智能化地控制不同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感，图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S为手动开关，S1是自动控制开关，通过S1的控制，可智能实现高温挡或低温挡，从而控制食物在不同时段的温度。将电饭煲接入220V电路中，在电饭煲工作的30min内，它消耗的电功率随时间变化的图象如图丙所示。求： （1）S和S1均闭合时，电路中的总电流。 （2）R1和R2的电阻值。 （3）30min内电饭煲消耗的电能。 （4）在不同电压下，电饭煲从S1第一次自动断开到重新闭合期间产生的热量相同。若使用该电饭煲时的实际电压为198V，则从S1第一次自动断开到重新闭合需要多长时间？ 【解答】解：（1）由图乙可知，当S和S1均闭合时，电阻R1与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P可知，电饭煲的功率最大，电饭煲处于高温挡； 由图丙可知，此时电饭煲的电功率P高＝660W， 由P＝UI可知，此时电路中的总电流：I3A； （2）由图乙可知，当开关S闭合，S1断开时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电饭煲处于低温挡； 由图丙可知，此时电饭煲的电功率P低＝440W， 由P可知，R1的阻值：R1110Ω； 电饭煲高温挡工作时，R2的电功率：P2＝P高﹣P低＝660W﹣440W＝220W， 由P可知，R2的阻值：R2220Ω； （3）由图丙可知，0～30min，以功率P低＝440W的工作时间t1＝15min＝900s， 以功率P高＝660W的工作时间t2＝30min﹣15min＝15min＝900s， 0～30min内电饭煲消耗的总电能：W＝W1+W2＝P低t1+P高t2＝440W×900s+660W×900s＝9.9×105J； （4）电饭煲在220V电压下正常工作时，由图丙可知，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开时的时间t＝15min﹣10min＝5min＝300s， 此过程中产生的热量：Q＝W＝P低t＝440W×300s＝1.32×105J， 电饭煲最小功率时电路中的总电阻：R110Ω， 根据题意可知，在不同电压下，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开产生的热量相同。 由Q＝Wt可得，在实际电压198V时，电饭煲从开始工作到S1第一次自动断开需要的时间：t′370s。 题型三：电吹风计算 7. （2024秋•杭州月考）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。电吹风在额定电压下工作，请解答如下问题： 热风温度 50～75℃ 额定功率 热风时：990W 冷风时：110W 额定电压 220V 质量 0.5kg （1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？ （2）正常工作时电热丝的电阻是多大？ （3）电吹风内电动机的线圈电阻是0.8Ω，电吹风吹冷风10min线圈产生的热量是多少？ （4）一天，小华断开家中其它用电器，只用电吹风吹热风时，发现家中标有“220V 10（20A）；3000r/（kW•h）”的电能表5min内转了200圈，求电吹风此时的实际功率是多少？ 【解答】解：（1）当吹冷风时，只有电动机工作，其功率P1＝110W， 由P＝UI可得，通过电动机的电流： I10.5A； （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R2的电功率： P2＝P﹣P1＝990W﹣110W＝880W， 由P可得电热丝R2的电阻值： R255Ω。 （3）t＝10min＝600s，则电吹风吹冷风10min产生的热量（电流通过电动机产生的热量）： Q1R1t＝（0.5A）2×0.8Ω×600s＝120J。 （4）3000r/（kW•h）表示电路中用电器每消耗1kW•h电能，电能表的转盘转过3000r， 电能表转盘转了200圈，消耗的电能为：WkW•hkW•h。 电吹风此时的实际功率P实0.8kW＝800W。 8. （2022•江山市一模）空气炸锅，因其烹制食物脂肪含量低，美味酥脆，无油烟味，深受广大市民青睐。如图甲所示为某品牌空气炸锅，有低温、中温、高温三挡调节。其发热元件为两个电阻，R1＝50Ω，R2＝200Ω，额定工作电压为220V，发热部分内部电路可简化为图乙所示电路。请回答下列问题： （1）当S1闭合，S接a处时，炸锅处于中温挡工作，求此时电路中的电流。 （2）从中温挡调至高温挡工作，两个开关应如何操作 。 （3）求空气炸锅处于高温挡时的实际功率。 【解答】解：（1）（2）当开关S1闭合，开关S接b处时，两电阻并联，开关S1闭合，S接a处时，电路为R2的简单电路，开关S1断开，开关S接a时，两电阻串联， 串联电路总电阻大于任何一个分电阻，并联电路总电阻小于任何一个分电阻， 根据P可知当开关S1闭合，开关S接b时为高温挡，开关S1闭合，S接a处时为中温挡，开关S1断开，开关S接a时为低温挡； 中温挡正常工作时，电路中只有R2连入电路，此时电路中的电流：I21.1A； （3）高温挡正常工作时，R1、R2并联， 并联电路总功率等于各部分功率之和，即高温挡功率P＝P1+P21210W。 题型四：与电磁铁结合的电热器计算 9. （2023秋•永康市校级月考）小温参加学校项目化学习挑战赛——设计制作“恒温热水壶”。 【项目要求】 ①防干烧，即壶内无水，不能加热。 ②壶内的水必须先煮沸后才能自动恒温。 ③恒温的温度可以手动调节。 【项目设计】如图所示为小温设计的电路图，其中L1、L2为完全相同的两个电磁铁，压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小，可感知水量；热敏电阻R2的阻值随温度的升高而降低，可感知水温。一开始开关S闭合，水沸腾后，开关S会自动断开，且不会自动闭合。水温下降至设定温度，电路进入恒温状态。衔铁下方的弹簧质量不计，开关S闭合时，无弹力；当开关S断开后，通过相关元件，使弹簧产生向右拉力。 【项目疑难】（1）无水时，图中R1 R2+R3。（填“＞”、“＜”或“＝”）。 （2）开关S应接在图中的 处（填“A”、“B”、“C”或“D”）。 （3）若R0＝48.4Ω，900s内电热丝工作P﹣t图如下所示，（后300s电流通断时间比为1：5），则这段时间内电热丝用于把水煮沸所消耗的电能。 【解答】解：（1）由题意可知R0为加热电阻，无水时不能加热，也就是说无水时图中的动、静触点不会接触，所以衔铁应该向左移动，此时电磁铁L1对衔铁的吸引力大于L2对衔铁的吸引力，根据影响电磁铁磁性大小的因素可知此时通过L1的电流大于通过L2的电流，根据欧姆定律可知左侧电路总电阻小于右侧电路总电阻，所以R1＞R2+R3； （2）如果开关S在D处，水沸腾后开关断开，则再也无法继续加热，不能够保持恒温的状态， 如果开关S在C处或者在A处，开关断开后，电阻R2无法工作，不能保持恒温的状态， 为不影响热敏电阻在水沸腾后继续工作，所以开关S必须接在右侧电路的B处； （3）电阻丝R0的电功率：P1000W， 已知后300s电流通断时间比为1：5，则900s内电阻丝工作的总时间：t＝300s+300s350s， 这段时间内电热丝用于把水煮沸所消耗的电能：W＝Pt＝1000W×350s＝3.5×105J。 故答案为：（1）＞；（2）B；（3）这段时间内电热丝用于把水煮沸所消耗的电能为3.5×105J。 10. （2023•洞头区模拟）热带鱼的饲养需要控制适宜的温度和水中的溶解氧，市场上出现的自动智能鱼缸（如图甲）能在不同天气下调节水温和溶解氧的功能。 小明根据要求设计了如图乙所示的电路，以实现自动调节水温和溶解氧。电路由控制电路和工作电路组成，工作电路包括加温电路和增氧电路。控制电路中，电源电压U0＝6伏，定值电阻R0＝100欧，热敏电阻Rt阻值随温度的变化关系见图丙，设定两个电磁铁线圈a和线圈b分别在水温为24℃和30℃时恰好吸住衔铁a和衔铁b。工作电路中，电源电压U恒为12伏，加温电阻R＝12欧，工作时氧气泵的功率为20瓦；定时开关1控制增氧模式①，定时开关2控制增氧模式②，增氧模式工作规律如丁图所示。衔铁、线圈、开关和导线的电阻均忽略不计。 （1）当温度为24℃时，请计算控制电路的电流大小。 （2）请计算当水温低于24℃时，工作电路工作1小时消耗的电能（水温始终低于24℃）。 （3）若要使水温达到22℃就停止加热，而不改变增氧模式的设定温度（≥30℃），请简要写出一条可行的解决方案： 。 【解答】解：（1）控制电路中，闭合开关，热敏电阻和定值电阻串联。 从图丙可知，当温度为24℃时，热敏电阻的阻值为100Ω， 根据欧姆定律可知控制电路的电流大小I0.03A； （2）加温电阻消耗的电能W1t60×60s＝43200J， 氧气泵消耗的电能W2＝Pt＝20W×30×60s＝36000J， 工作电路工作1小时消耗的电能W＝W1+W2＝43200J+36000J＝79200J； （3）若要使水温达到22℃就停止加热，而不改变增氧模式的设定温度（≥30℃），可使电磁铁的磁性增强，适当增加线圈a的匝数。 11. （2023•平阳县模拟）某工厂车间的一台机器在工作时会排放一定量的废水和废气，需要安装排气装置，以保证空气中废气含量不超标。小明设计如图甲所示电路，实现：机器不工作时，小功率排气扇工作；机器工作一段时间后，大功率排气扇工作，OA是一根可以绕O点转动的轻质杠杆，B处通过细杆b与力敏电阻Rx接触，A处通过细杆a与物体M连接，物体M重为3牛，OB：OA＝1：2，衔铁可以绕D点转动，废水较少时，衔铁受弹簧的支撑作用，其右触点恰好与触点T1接触，M1工作；当Rx受压力为12牛时，电磁铁恰好吸引衔铁，使右触点与触点T2接触，M2工作。排气扇的规格为：M1（220伏，60瓦），M2（220伏，120瓦）。机器运行时，产生的废水以0.1千克/分钟的速度排入废水箱，物体M受到的浮力（F浮）与废水质量（m）关系如图乙、（图中部分固定装置未画出） （1）当物体M被废水浸没时，M受到的浮力是 牛。 （2）工人进入车间后，先闭合开关S2，使小功率排气扇先工作一段时间。启动机器时，同时闭合开关S1。请计算废水箱中的废水质量积累至2千克的过程中，排气扇消耗的电能。 （3）为了让大功率排气扇提早启动，小明采取移动细杆b的做法，请指出细杆b的移动方向，并说明理由： 。 【解答】解：（1）由图乙可知，物体M完全浸没后，浮力不再增加，F浮＝15N； （2）依据题意，当力敏电阻受压力为12牛时，细杆b对杠杆OBA产生的压力FB＝12N，根据杠杆平衡条件FB×OB＝FA×OA得：FA，即细杆a对杠杆OBA产生向上的支持力； 根据力的相互性，则杠杆对细杆产生向下的压力F′A＝6N，则物体M处于平衡状态时所受浮力F′浮＝F′A+G＝6N+3N＝9N； 由图乙可知物体浸没前，浮力与废水质量成正比，则有：，解得：m＝0.6kg； 说明废水从0～0.6kg时电动机M1工作，0.6～1.4kg时电动机M2工作； 因为废水以v＝0.1kg/min的速度流入废水箱，则积累废水需要的时间为t1，t2； 根据W＝Pt可得，排气扇消耗的电能为W1＝P1t1＝60W×360s＝21600J，W2＝P2t2＝120W×840s＝100800J； W总＝W1+W2＝21600J+100800J＝122400J； （3）为了提早让M2工作，要求M所受浮力变小，在关系式FB×OB＝FA×OA中，OA、FB不变，FA变小，则OB变小，即B点（细杆b）右移。 1. （2022秋•上城区期末）冬季严寒小周家购置了电热桌垫，如图甲，其工作原理如图乙，查看说明书后发现该电热桌垫由12V电源供电。发热部分由R1、R2两条电热丝组成，阻值分别为6Ω、4Ω，可通过调温开关高低不同的两挡温度。调温挡有：关、高温、低温，若不考虑温度的变化对电阻的影响，请分析和计算： （1）当电热桌垫处于高温挡时，开关位于 （选填“ab”或“bc”或“cd”）； （2）当电热桌垫处于高温挡时，5min内消耗的电能为多少？ 【解答】解：（1）图甲中，当开关S在a、b位置时没有电阻接入电路，处于关状态； 当开关S在b、c位置，只有R2工作，电阻较大，根据P可知电路消耗的功率较小，电热桌垫处于低温挡； 当S在c、d位置时，两电阻并联，电阻较小，根据P可知电路消耗的功率较大，电热桌垫处于高温挡； （2）电热桌垫处于高温挡的功率是： P高温＝P1+P160W； 当电热桌垫处于高温挡时，5min内消耗的电能W＝Pt＝60W×5×60s＝18000J。 答：（1）cd； （2）5min内消耗的电能18000J。 2. （2022秋•滨江区期末）如图所示，是一款电饭煲的工作原理图，R1＝48.4Ω，R2＝605Ω，当开关S1、S2都闭合时，电饭煲进入加热模式；当S1断开、S2闭合时，电饭煲进入保温模式。： （1）这款电饭煲加热时的电功率； （2）这款电饭煲保温1小时消耗的电能。 【解答】解：由图可知，当开关S1、S2都闭合时，电阻R1、R2并联接入电路，电饭煲进入加热模式；当S1断开、S2闭合时，只有R2接入电路，电饭煲进入保温模式； （1）当开关S1、S2都闭合时，电阻R1、R2并联接入电路，电饭煲进入加热模式， 由并联电路的电压规律可得，R1、R2两端电压等于电源电压：U1＝U2＝U＝220V， 根据I，P＝UI可得： R1的电功率：P11000W， R2的电功率：P280W， 根据并联电路电功率的规律可知，电饭煲加热时的电功率： P加热＝P1+P2＝1000W+80W＝1080W； （2）当S1断开、S2闭合时，只有R2接入电路，电饭煲进入保温模式，R2两端的电压U2＝U＝220V， R2的电功率：P2＝80W， 电饭煲保温时间：t＝1h＝3600s， 由P可得，电饭煲保温1小时消耗的电能：W保温＝Pt＝80W×3600s＝2.88×105J。 答：（1）这款电饭煲加热时的电功率是1080W； （2）这款电饭煲保温1小时消耗的电能为2.88×105J。 3. （2022秋•柯城区期末）如图是某品牌新型多功能破壁机的电路结构简化图。它具有破壁、加热和保温的功能，部分参数如表。（果汁比热容取4.2×103J/kg℃） （1）求0.3kg的果汁从10℃加热到30℃时所吸收的热量。 （2）仅闭合S1时，只有破壁的功能，求此时电路中正常工作的电流大小。 （3）在破壁机加热时，开关的开闭情况是：S1断开、S2、S3闭合，仅R2工作，求R2的阻值。 破壁机部分参数 额定电压 220V 破壁功率 550W 保温功率 88W 加热功率 880W 容积 1500mL 【解答】解：（1）果汁吸收的热量为： Q吸＝c果汁m果汁Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.3kg×（30℃﹣10℃）＝2.52×104J； （2）仅闭合S1时，只有破壁的功能，根据公式P＝UI可知，此时电路中正常工作的电流大小为： I榨汁2.5A； （3）破壁机加热时，S1断开、S2、S3闭合，仅R2工作，根据公式P可知，R2的阻值为： R255Ω。 答：（1）0.3kg的果汁从10℃加热到30℃时所吸收的热量为2.52×104J。 （2）仅闭合S1时，只有破壁的功能，此时电路中正常工作的电流大小为2.5A。 （3）在破壁机加热时，S1断开、S2、S3闭合，仅R2工作，R2的阻值为55Ω。 4. （2023•慈溪市校级模拟）小宁在光合作用实验中，要将叶片放在盛有酒精的小烧杯中，并对小烧杯进行水浴加热，使叶片褪色。他设计了如图甲的恒温控制器电路。电路有“加热“和“恒温“两种状态。闭合开关S，温控开关在温度低时闭合、温度到达一定值时自动断开，降温后再闭合，循环工作，起到调节温度作用。指示灯亮表示进入恒温状态，它的额定电压为110V，且亮起即正常工作。图中发热元件电阻阻值为48.4欧。 （1）将图乙中提供的电路接入甲图中“1”“2”“3”接线柱，符合要求的是 电路图。 （2）电路在加热状态时的功率是多少？ （3）若恒温控制器中水的质量为1kg，由于水自身散热等因素，恒温控制器的加热效率为70%。进入“恒温”状态后，水温每分钟下降6℃，要让水温维持在70℃～75℃之间，每“加热”和“恒温”为一个周期，则此周期多长时间？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【解答】解：（1）由电路图可知，把图乙中的A图接入甲图中“1”“2”“3”接线柱后，当温控开关在温度低时闭合时，指示灯被短路，发热元件单独接入电路中，功率变大，开始加热；温度到到达一定值时自动断开，指示灯接入电路发光，与电路元件串联，加热元件功率减小，进入恒温状态；把B图接入甲图中“1”“2”“3”接线柱后，指示灯接在了220V的电源上，超过指示灯的额定电压，指示灯会烧杯，不符合要求； 故选A； （2）根据电路图可知，电路在加热状态时只有发热元件工作，电路在加热状态时的功率：P1000W； （3）加热时，水由70℃升高到75℃吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（75℃﹣70℃）＝2.1×104J， 由η可知，恒温控制器加热过程中消耗的电能：W3×104J， 由P可知，加热使水由70℃升高到75℃所需要的时间：t130s， 恒温时，根据题意可知，水温每分钟（60s）下降6℃，则水从75℃降低到70℃需要的时间：t2（75℃﹣70℃）＝50s， 由于每“加热”和“恒温”为一个周期，所以一个周期的时间为T＝t1+t2＝30s+50s＝80s。 5. （2022春•杭州期中）无人机灯光秀“燃爆”杭城：五百架无人机齐飞，以夜空为幕，执祝福之笔，迎接杭州2022。亚运吉祥物、倒计时等亚运图案点亮夜空，在钱塘江畔与“大莲花”交相辉映，表达对杭州亚运会的诚挚期待和璀璨祝福。 （1）无人机可以利用超声波传感器来判断离地高度。如图甲是某测距传感器的阻值R1与离地高度h的关系图象，图乙是测量无人机离地高度的电路（电源电压不变，R0阻值不变），要使高度表（实质是电流表或电压表）示数能随飞行高度的增大而增大，则此高度表应安装在 （选填“①”、“②”或“③”）的位置。 （2）为了确保无人机的飞行速度不超过最大值，工程师给飞机发动机装上了能控制油门大小的限速器，其简化电路如丙图所示，闭合开关后电磁铁的上端为 极（选填“N”或“S”）。其中R的阻值随飞行速度变化的图象如丁图所示。若电源电压恒为12V，R0的阻值为10Ω，求此电路的最大电功率。（电磁铁电阻忽略不计） 【解答】解：（1）由图可知，①③表分别与电阻R0、R1并联为电压表，②表与电阻串联为电流表， 此时R0与R1串联，电压表1测R0两端的电压，电压表3测R1两端的电压，电流表2测电路中的电流， 由图甲可知，当飞行的高度增大时，R1的阻值增大，电路的总电阻增大， 电源电压不变，由I可知，电路中的电流减小，即电流表2的示数减小； 由U＝IR可知，R0两端的电压减小，即电压表1的示数减小； 因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R1两端的电压增大，即电压表3的示数增大， 综上可知，要使高度表示数能随飞行高度的增大而增大，则此高度表应该选用电压表安装在③的位置； （2）闭合开关时，电流从电磁铁的上方流入，下方流出，根据安培定则可知电磁铁上端为S极； 若电源电压恒为12V，根据P可知，电路中总电阻最小时，总功率最大。 从图丁可知，当无人机的飞行速度为280km/h，R的最小电阻为10Ω， 已知R0的阻值为10Ω，此时电路中总电阻R总＝10Ω+10Ω＝20Ω， 故电路的最大电功率为： P大7.2W。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年高考物理易错 易错点11 电热器的挡位分析 目 录 01 易错陷阱 02 易错知识点 知识点一、档位判断 知识点二、相关计算 知识点三、挡位分析 03 举一反三——易错题型 题型一：串联式电热器 题型二：并联式电热器 题型三：电吹风计算 题型四：与电磁铁结合的电热器计算 04 易错题通关 易错点一、电热器计算时对公式的选择不熟练 易错点二、不能明确串联式电热器，并联式电热器等电路的特点 知识点一、档位判断 ①根据，因U=220V，可知：R↑→P↓→低档；R↓→P↑→高档。 ②电阻R：越串越大，越并越小。 知识点二、相关计算 ①原理公式： ②常用公式（无论串联还是并联）：P总=P1+P2 ③相关公式：a.P=UI ⇒ b. ⇒ c.P=I2R ⇒ 知识点三、挡位分析 ①多开关类 电路图 档位分析 表达式 闭合S：电路只有R2 ⇒ 高温档 断开S：R1和R2串联 ⇒ 低温档 闭合S、S1：R1和R2并联 ⇒ 高温档 只闭合S：电路只有R1 ⇒ 低温档 （R1>R2） 只闭合S1：电路只有R1 ⇒ 低温档 只闭合S2：电路只有R2 ⇒ 中温档 闭合S1、S2：R1和R2并联 ⇒ 高温档 ②多触点开关类 电路图 档位分析 表达式 接0、1：不工作 接1、2：电路只有R1 ⇒ 低温档 接2、3：R1和R2并联 ⇒ 高温档 ③旋钮开关类 电路图 档位分析 表达式 接1：R1和R2串联⇒ 低温档 接2：电路只有R2 ⇒ 高温档 接1：R和R串联⇒ 低温档 接2：电路只有R ⇒ 中温档 接3：R和R并联⇒ 高温档 ④单刀双掷开关类 电路图 档位分析 表达式 闭合S1 S2接a：R1和R2并联 ⇒ 高温档 S2接b：电路只有R1 ⇒ 中温档 断开S1 S2接a：不工作 S2接b：R1和R2串联 ⇒ 低温档 题型一：串联式电热器 1. （2024•浙江模拟）如图甲所示的电饭锅，额定电压为220V，加热功率为1210W。从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级，简化电路图如图乙所示，有加热和保温两挡，由开关S调节，其中R1和R2均为发热电阻，且阻值不随着温度的变化而改变。求： （1）电阻R1的阻值； （2）小明利用电能表测量电饭锅的保温功率，他关闭家里的其它用电器，让电饭锅处于“保温”状态下正常工作，观察在10min内电能表转盘转了30圈。求该电饭锅保温功率。 （3）小明上网查询了解，国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时，三级能效的热效率值范围为81%≤η＜86%（热效率是指装置的有效输出能量与输入能量的比值）。他用学过的知识对电饭锅进行测试：在加热状态下，将温度为23℃、质量为2.2kg的水加热到100℃，电饭锅正常工作用时700s。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。 2. （2024•嘉善县一模）某电热水器内部简化电路如图甲所示，由控制电路和加热电路组成。加热电路中电压为220V，加热电阻R1＝44Ω，控制电路中电源电压恒为12V，R0为定值电阻，Rt为热敏电阻（其阻值随水温的变化关系如图乙所示）；虚线框内为电压检测自动开关，当检测到两端的电压降到3V时S2闭合；检测到R0两端电压升高到6V时S2断开。已知热水器中水温降到40℃时，加热电路开始加热；水温升至某温度时，加热电路停止加热。求： （1）开关S2闭合时加热电路的电功率。 （2）定值电阻R0的阻值。 （3）加热电路停止加热时水的温度。 3. （2024•镇海区模拟）常用加湿器来调节空气的湿度。下表为某加湿器的部分技术参数，其中额定加湿量是指加湿器正常工作1h雾化水的体积；循环风量是指加湿器正常工作1h通过风扇的空气体积；加湿效率是指实际加湿量与实际输入功率的比。 额定电压 220V 额定输入功率 1000W 水箱容量 25L 额定加湿量 15L/h 净重 95kg 最大加湿效率 1.5×10﹣2L/（h﹣W） 循环风量 2000m3/h 加湿器与地面接触的总面积 6.0×10﹣4m2 （1）加满水放置在水平地面时，加湿器对水平地面的压强为 Pa。 （2）在一定条件下测得加湿器输入功率为800W，则此时加湿器工作1小时消耗电能为 J。 （3）利用湿敏电阻制成湿度计可实现对环境湿度的精确测量。如图甲所示，电源电压为24V，定值电阻R0的阻值为120Ω，电流表的量程为0﹣100mA，电压表的量程为0﹣15V，湿敏电阻R的阻值随湿度（rh）变化的关系图线如图乙所示。则该湿度计能够测量的湿度范围是多少？ （4）若某温度下，该环境中1米3空气最多可容纳水汽质量为10克，在加湿器正常工作条件下，试计算分析此时上述湿度计能否达到最大测量值？（不计空气中原有的水汽） 题型二：并联式电热器 4. （2024•滨江区校级模拟）如图甲所示是某家用多功能电炖锅，深受消费者认可和青睐。它有三段温控功能：高温炖，中温煮和低温熬。图乙是它的简化电路图，下表是该电炖锅的部分参数。 项目 参数 电源电压（V） 220 低温挡功率（W） 500 中温挡功率（W） 1000 高温挡功率（W） （1）该电炖锅是利用电流的 工作的； （2）开关S1断开、S2接A时，电炖锅为 （选填“高”、“中”或“低”）温挡； （3）若电炖锅高温挡工作7分钟，求电炖锅消耗的电能； （4）若家庭电路的电压是220伏，某插座的额定电流是5安，用该插座仅给电炖锅供电，从安全用电和加热快这两个角度综合考虑，应选择 （选填“高”、“中”或“低”）温挡。 5. （2023秋•上城区期末）冬天寒潮来袭，小周购买了如图甲所示的取暖器。该取暖器的简易电路如图乙所示，电阻R1和R2是阻值恒定的电热丝，可通过开关S1、S2的通断，实现“高、中、低”三种温挡的调节，电源电压为220V，电阻R2的阻值为40Ω。 （1）当开关S1闭合、S2断开时，为低温挡，小周通过仪表测得电流值为4.4A，则R1的电阻值为多少欧。 （2）当开关S1、S2均闭合时，为高温挡，此时电路中的总电流为多少安。 6. （2023秋•越城区期末）图甲为某款新型电饭煲，其额定电压为220V，它能智能化地控制不同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感，图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S为手动开关，S1是自动控制开关，通过S1的控制，可智能实现高温挡或低温挡，从而控制食物在不同时段的温度。将电饭煲接入220V电路中，在电饭煲工作的30min内，它消耗的电功率随时间变化的图象如图丙所示。求： （1）S和S1均闭合时，电路中的总电流。 （2）R1和R2的电阻值。 （3）30min内电饭煲消耗的电能。 （4）在不同电压下，电饭煲从S1第一次自动断开到重新闭合期间产生的热量相同。若使用该电饭煲时的实际电压为198V，则从S1第一次自动断开到重新闭合需要多长时间？ 题型三：电吹风计算 7. （2024秋•杭州月考）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。电吹风在额定电压下工作，请解答如下问题： 热风温度 50～75℃ 额定功率 热风时：990W 冷风时：110W 额定电压 220V 质量 0.5kg （1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？ （2）正常工作时电热丝的电阻是多大？ （3）电吹风内电动机的线圈电阻是0.8Ω，电吹风吹冷风10min线圈产生的热量是多少？ （4）一天，小华断开家中其它用电器，只用电吹风吹热风时，发现家中标有“220V 10（20A）；3000r/（kW•h）”的电能表5min内转了200圈，求电吹风此时的实际功率是多少？ 8. （2022•江山市一模）空气炸锅，因其烹制食物脂肪含量低，美味酥脆，无油烟味，深受广大市民青睐。如图甲所示为某品牌空气炸锅，有低温、中温、高温三挡调节。其发热元件为两个电阻，R1＝50Ω，R2＝200Ω，额定工作电压为220V，发热部分内部电路可简化为图乙所示电路。请回答下列问题： （1）当S1闭合，S接a处时，炸锅处于中温挡工作，求此时电路中的电流。 （2）从中温挡调至高温挡工作，两个开关应如何操作 。 （3）求空气炸锅处于高温挡时的实际功率。 题型四：与电磁铁结合的电热器计算 9. （2023秋•永康市校级月考）小温参加学校项目化学习挑战赛——设计制作“恒温热水壶”。 【项目要求】 ①防干烧，即壶内无水，不能加热。 ②壶内的水必须先煮沸后才能自动恒温。 ③恒温的温度可以手动调节。 【项目设计】如图所示为小温设计的电路图，其中L1、L2为完全相同的两个电磁铁，压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小，可感知水量；热敏电阻R2的阻值随温度的升高而降低，可感知水温。一开始开关S闭合，水沸腾后，开关S会自动断开，且不会自动闭合。水温下降至设定温度，电路进入恒温状态。衔铁下方的弹簧质量不计，开关S闭合时，无弹力；当开关S断开后，通过相关元件，使弹簧产生向右拉力。 【项目疑难】（1）无水时，图中R1 R2+R3。（填“＞”、“＜”或“＝”）。 （2）开关S应接在图中的 处（填“A”、“B”、“C”或“D”）。 （3）若R0＝48.4Ω，900s内电热丝工作P﹣t图如下所示，（后300s电流通断时间比为1：5），则这段时间内电热丝用于把水煮沸所消耗的电能。 10. （2023•洞头区模拟）热带鱼的饲养需要控制适宜的温度和水中的溶解氧，市场上出现的自动智能鱼缸（如图甲）能在不同天气下调节水温和溶解氧的功能。 小明根据要求设计了如图乙所示的电路，以实现自动调节水温和溶解氧。电路由控制电路和工作电路组成，工作电路包括加温电路和增氧电路。控制电路中，电源电压U0＝6伏，定值电阻R0＝100欧，热敏电阻Rt阻值随温度的变化关系见图丙，设定两个电磁铁线圈a和线圈b分别在水温为24℃和30℃时恰好吸住衔铁a和衔铁b。工作电路中，电源电压U恒为12伏，加温电阻R＝12欧，工作时氧气泵的功率为20瓦；定时开关1控制增氧模式①，定时开关2控制增氧模式②，增氧模式工作规律如丁图所示。衔铁、线圈、开关和导线的电阻均忽略不计。 （1）当温度为24℃时，请计算控制电路的电流大小。 （2）请计算当水温低于24℃时，工作电路工作1小时消耗的电能（水温始终低于24℃）。 （3）若要使水温达到22℃就停止加热，而不改变增氧模式的设定温度（≥30℃），请简要写出一条可行的解决方案： 。 11. （2023•平阳县模拟）某工厂车间的一台机器在工作时会排放一定量的废水和废气，需要安装排气装置，以保证空气中废气含量不超标。小明设计如图甲所示电路，实现：机器不工作时，小功率排气扇工作；机器工作一段时间后，大功率排气扇工作，OA是一根可以绕O点转动的轻质杠杆，B处通过细杆b与力敏电阻Rx接触，A处通过细杆a与物体M连接，物体M重为3牛，OB：OA＝1：2，衔铁可以绕D点转动，废水较少时，衔铁受弹簧的支撑作用，其右触点恰好与触点T1接触，M1工作；当Rx受压力为12牛时，电磁铁恰好吸引衔铁，使右触点与触点T2接触，M2工作。排气扇的规格为：M1（220伏，60瓦），M2（220伏，120瓦）。机器运行时，产生的废水以0.1千克/分钟的速度排入废水箱，物体M受到的浮力（F浮）与废水质量（m）关系如图乙、（图中部分固定装置未画出） （1）当物体M被废水浸没时，M受到的浮力是 牛。 （2）工人进入车间后，先闭合开关S2，使小功率排气扇先工作一段时间。启动机器时，同时闭合开关S1。请计算废水箱中的废水质量积累至2千克的过程中，排气扇消耗的电能。 （3）为了让大功率排气扇提早启动，小明采取移动细杆b的做法，请指出细杆b的移动方向，并说明理由： 。 1. （2022秋•上城区期末）冬季严寒小周家购置了电热桌垫，如图甲，其工作原理如图乙，查看说明书后发现该电热桌垫由12V电源供电。发热部分由R1、R2两条电热丝组成，阻值分别为6Ω、4Ω，可通过调温开关高低不同的两挡温度。调温挡有：关、高温、低温，若不考虑温度的变化对电阻的影响，请分析和计算： （1）当电热桌垫处于高温挡时，开关位于 （选填“ab”或“bc”或“cd”）； （2）当电热桌垫处于高温挡时，5min内消耗的电能为多少？ 2. （2022秋•滨江区期末）如图所示，是一款电饭煲的工作原理图，R1＝48.4Ω，R2＝605Ω，当开关S1、S2都闭合时，电饭煲进入加热模式；当S1断开、S2闭合时，电饭煲进入保温模式。： （1）这款电饭煲加热时的电功率； （2）这款电饭煲保温1小时消耗的电能。 3. （2022秋•柯城区期末）如图是某品牌新型多功能破壁机的电路结构简化图。它具有破壁、加热和保温的功能，部分参数如表。（果汁比热容取4.2×103J/kg℃） （1）求0.3kg的果汁从10℃加热到30℃时所吸收的热量。 （2）仅闭合S1时，只有破壁的功能，求此时电路中正常工作的电流大小。 （3）在破壁机加热时，开关的开闭情况是：S1断开、S2、S3闭合，仅R2工作，求R2的阻值。 破壁机部分参数 额定电压 220V 破壁功率 550W 保温功率 88W 加热功率 880W 容积 1500mL 4. （2023•慈溪市校级模拟）小宁在光合作用实验中，要将叶片放在盛有酒精的小烧杯中，并对小烧杯进行水浴加热，使叶片褪色。他设计了如图甲的恒温控制器电路。电路有“加热“和“恒温“两种状态。闭合开关S，温控开关在温度低时闭合、温度到达一定值时自动断开，降温后再闭合，循环工作，起到调节温度作用。指示灯亮表示进入恒温状态，它的额定电压为110V，且亮起即正常工作。图中发热元件电阻阻值为48.4欧。 （1）将图乙中提供的电路接入甲图中“1”“2”“3”接线柱，符合要求的是 电路图。 （2）电路在加热状态时的功率是多少？ （3）若恒温控制器中水的质量为1kg，由于水自身散热等因素，恒温控制器的加热效率为70%。进入“恒温”状态后，水温每分钟下降6℃，要让水温维持在70℃～75℃之间，每“加热”和“恒温”为一个周期，则此周期多长时间？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 5. （2022春•杭州期中）无人机灯光秀“燃爆”杭城：五百架无人机齐飞，以夜空为幕，执祝福之笔，迎接杭州2022。亚运吉祥物、倒计时等亚运图案点亮夜空，在钱塘江畔与“大莲花”交相辉映，表达对杭州亚运会的诚挚期待和璀璨祝福。 （1）无人机可以利用超声波传感器来判断离地高度。如图甲是某测距传感器的阻值R1与离地高度h的关系图象，图乙是测量无人机离地高度的电路（电源电压不变，R0阻值不变），要使高度表（实质是电流表或电压表）示数能随飞行高度的增大而增大，则此高度表应安装在 （选填“①”、“②”或“③”）的位置。 （2）为了确保无人机的飞行速度不超过最大值，工程师给飞机发动机装上了能控制油门大小的限速器，其简化电路如丙图所示，闭合开关后电磁铁的上端为 极（选填“N”或“S”）。其中R的阻值随飞行速度变化的图象如丁图所示。若电源电压恒为12V，R0的阻值为10Ω，求此电路的最大电功率。（电磁铁电阻忽略不计） 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$