专题复习：电热器的多档位问题第--2024-2025学年苏科版物理九年级下册

专题复习 电热器的多档位问题 【典例分析】 类型一、串联电路的多档位电热器 典例1.某学校食堂有一个电水壶的铭牌如表所示．如图是电水壶的电路图，R为加热器，当温度较低时，温控开关S处于闭合状态，加热器加热．当水沸腾后，会自动断开进入保温状态．从而实现了自动温度开关控制．若加热器电阻阻值不随温度变化而改变，且此时的大气压为1个标准大气压．则： （1）电水壶正常工作时，其加热电阻的阻值是多大？ （2）若电水壶产生的热量全部被水吸收，现将一满壶20℃的水在标准大气压下烧开需要多长时间？[水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃）]． （3）当电水壶处于保温状态时，通过加热器的电流是1A，此时电阻R0的电功率是多少？ 额定电压 220V 额定功率 4000W 水壶装水质量 15kg 频率 50Hz Q水吸=cm(t－t0) 规律方法知道电源电压U和加热功率P加： 加热电阻；加热时间t=W/P加=Q水吸/P加； S闭合R0短路，为只有R工作的加热电路 S断开，R与R0串联，电路处于保温状态 知道电源电压U和保温电流I保； R总=U/I保，R0=R总－R； R0的功率P0=I2保R0； 类型二、并联电路的多档位电热器 典例2.学校为班级新买的饮水机的电路图及铭牌如图所示，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，即当开关S、S1都闭合时，这台饮水机处于 档（选填“加热”或“保温”）．根据如图中的铭牌标志，在“加热”时，流过电阻R2的电流为 A，R1的电阻值为 Ω． 规律方法 当并联支路越少，总电阻越大；由P=U2/R可知，此时保温档；知道U、P保 S闭合，S1断开，只有R2工作 P1=P加－P保； R1=U2/P1； I2=P保/U S和S1闭合，R1与R2并联，同时工作 当并联支路越多，总电阻越小；由P=U2/R可知，此时加热档；知道U、P加 【针对训练】 1.某型号电饭锅具有保温与加热两种功能，其简化电路如图所示，R1、R2均为电热丝．下列说法正确的是（　　） A．S1、S2闭合时，电饭锅处于加热状态 B．S1、S2闭合时，电饭锅处于保温状态 C．S1闭合、S2断开时，电饭锅处于加热状态 D．S1断开、S2闭合时，电饭锅处于保温状态 2.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，则其中温档和高温档分别为（　　） A．8W，12W B．8W，24W C．12W，18W D．12W，24W 3.小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个档位的发热功率，图是其内部简化电路图，开关S1可分别与触点a、b接触，且R1、R2均为发热电阻．则当电烤箱处于低档位时，开关S1、S2的状态应该是（　　） A．开关S1置于触点b，S2断开 B．开关S1置于触点b，S2闭合 C．开关S1置于触点a，S2闭合 D．开关S1置于触点a，S2断开 4.电饭煲具有保温和加热功能，晓东同学设计了如图所示的模拟电路（R1＞R2），其中保温状态和加热状态电功率都最小的是（　　） A． B． C． D． 5.小丽家的多档电热毯是额定功率为40W，如图所示尾部的三个接线端和它相对应的电热丝连接图，额定电压为220V或110V，AB是粗细均匀电热丝，C是电热丝的中点，下列说法中正确的是（　　） A．将接线端AC接入220V电压中电热毯功率为40W B．将接线端AB接入110V电压中电热毯功率为40W C．将接线端AC接入110V电压中电热毯功率为10W D．将接线端AB接入110V电压中电热毯功率为10W 6.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 7.某电饭煲设有“加热”和“保温”两档，其内部简化电路如图所示，当开关闭合时，电饭煲处于 状态（选填“加热”和“保温”），若R1：R2=1：24，则电饭煲保温和加热各5min时产生的热量之比为 。 8.电热毯的电路图所示，电热毯工作时电路要么处于A状态：S1闭合，S2断开，S3接1；要么处于B状态：S1闭合，S2闭合，S3接2．则A状态对应电热毯  档（选“高温”或“低温”），已知电热毯在220V电压下工作时，低温档工作时消耗的功率是48.4W，高温档工作时电路的总电阻是160Ω，则R1的大小为  Ω（已知R1＞R2）． 9.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= 。 10.如图甲所示，是某种电热饮水机的简化电路示意图．图乙是它的有关参数．它有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S0自动控制），试问： （1）饮水机处于保温状态时温控开关S0应处于什么状态？并说明理由． （2）R1和R2的电阻值各是多大？ （3）在用电高峰期，该饮水机的实际工作电压只有200V，加热效率为80%，若将装满水箱的水从20℃加热至100℃，需要多长时间？（c水=4.2×103J/（kg•℃），ρ水=1.0×103kg/m3，忽略温度对电阻的影响） 11.有一台热水器，内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝．R1=88Ω，R2=22Ω． （1）如何控制S1和S2，使热水器处于高温档； （2）求中温档正常工作时热水器的功率； （3）低温档正常工作10min内电热丝产生的热量． 12.一种有冷风和热风两个档位的电吹风，其电路如图所示，铭牌上的主要参数如下表． 额定电压U/V 220 电源频率f/Hz 50 冷风功率P1/W 33 热风功率P2/W 1200 （1）电吹风处于冷风档工作时，通过电动机的电流是多少？ （2）电热丝正常工作时的电阻多大？（结果保留一位小数） （3）电吹风在热风档正常工作1min，电吹风消耗的电能是多少？ （4）画出吹冷风的电路图；画出吹热风的电路图．并标出已知和要求的物理量． 13.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． 参考答案 例1.（1）12.1Ω；（2）1260s；（3）1A；207.9W． 解析：（1）∵，∴电水壶正常工作时，加热电阻的阻值：； （2）标准大气压下水的沸点是100℃，水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×15kg×（100℃-20℃）=5.04×106J，∵电水壶产生的热量全部被水吸收，∴W=Q吸=5.04×106J，∵W=Pt，∴加热时间：；（3）当S断开时，R与R0串联，处于保温状态，由欧姆定律可得，R两端的电压：UR=IR=1A×12.1Ω=12.1V， ∵串联电路中总电压等于各分电压之和，∴R0的电压：U0=U-UR=220V-12.1V=207.9V， 此时电阻R0的电功率：P0=U0I=207.9V×1A=207.9W． 例2.加热；0.4；100 解析：（1）开关S闭合，当S1闭合时R1与R2并联，当S1断开时电路为R2的简单电路， ∵并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，即并联电路中的总电阻越并越小， ∴当开关S、S1都闭合时，电路中的总电阻最小，由可知，饮水机的功率最大，处于加热状态． （2）当S闭合、S1断开时，电路为R2的简单电路，饮水机处于保温状态，由表格数据可知，P保温=88W，则，当开关S、S1都闭合时，R1与R2并联，饮水机处于加热状态，由表格数据可知，P加热=572W，由P=UI可得，电路中的总电流：，∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和，∴流过电阻R1的电流：I1=I-I2=2.6A-0.4A=2.2A，由可得，R1的阻值：。 【针对训练】 1.A 2.A 3.A4.C5.D6.A7.加热；1：25 8.低温；800 9.中、高、1：2 10.（1）S0应处于断开状态；理由是当开关处于断开状态时，电路中的电阻最大，通过R1的电流最小，R1的热功率最小．（2）40Ω；1170Ω．（3）630s． 解析：（1）温控开关S0应处于断开状态，理由：当开关处于断开状态时，电路中的电阻最大，通过R1的电流最小，R1的热功率最小． （2）R1===40Ω，当开关处于断开状态时，饮水机处于保温状态， R总===1210Ω，R2=R总﹣R1=1210Ω﹣40Ω=1170Ω． （3）P实===1000W，水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3=1.5kg， 由公式：P实t×η=cm△t得，t===630s． 11.（1）当闭合开关S1，并将S2拨至位置a时，热水器处于高温档；（2）550W；（3）2.64×105J． 解析：（1）由P=可知，电阻越小，功率越大；当闭合开关S1，并将S2拨至位置a时，R1和R2并联接入电路，此时电路中的总电阻最小，功率最大，热水器处于高温档； （2）只闭合开关S1时，电路为R1的基本电路，热水器处于中温档； P中===550W； （3）当断开S1，并将S2拨至位置b时，R1和R2串联接入电路，热水器处于低温档；此时热水器正常工作10min内电热丝产生的热量：Q==×10×60s=2.64×105J． 12.（1）当电吹风处于冷风档时，P1=33W，U=220V，则由P=UI得： 通过电动机的电流． （2） 当电吹风在热风档时，电热丝和电动机并联同时工作，而P2=1200W，则电热丝正常工作时的功率为：P3=P2-P1=1200W-33W=1167W， 已知电源电压不变，则由P=UI得： 电热丝正常工作时的电流， 则由得：电热丝正常工作时的电阻 ． （3）已知P2=1200W，t=1min=60s， 则电吹风消耗的电能为：W=P2t=1200W×60s=7.2×104J． （4）吹冷风时，只有电动机工作，电路图如下； 吹热风时，电动机和电阻丝并联工作，电路图如下； 。 13.（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． 1 学科网（北京）股份有限公司 $$