重难点09 电热综合计算 电热器的挡位分析-2025年中考科学【热点·重点·难点】专练（浙江专用）

重难点09 电热综合计算 电热器的挡位分析 考点 三年考情分析 2025考向预测 1、电热综合计算：焦耳定律的应用，电热与电能转化效率计算 2、电热器的挡位分析：挡位调节原理，挡位调节分析，结合挡位的计算 在近三年浙江中考科学试卷中，电热综合计算与电热器挡位分析考查题型丰富多样。实验探究题可能围绕电热器性能测试，探究影响电热或功率的因素；计算题一般将电热综合计算与电路分析、能量转化等知识相结合，考查学生的综合分析和计算能力。 预计 2025 年浙江中考科学仍会通过计算题考查电热综合计算与电热器挡位分析。计算题大概率会综合多个电学知识点，如将电热综合计算与电路的动态分析、电路故障排除、家庭电路安全等相结合，考查学生的综合分析和计算能力。 【体系构建】 【重难诠释】 知识点一、电功率公式及简单计算问题 1.电功计算式 ③推导式： （推导式只适用于纯电阻电路） 单位：P-瓦、W-焦、U-伏、I-安、R-欧、t-秒 ④总功率：无论用电器串联或并联，总功率均等于各用电器实际功率之和：P总=P1+P2+……+Pn 2.常见考法 ①公式应用： 公式 变形 应用类型 注意 W=Pt 求电功 单位对应（千瓦与小时） P=UI 求电流 U额或I额 （需判断是否正常工作） 求电压 W=Pt P=UI W=UIt 求电功 单位：J ②纯电阻电路中——“串正并反” 当电流一定时（串联电路），由P=I2R知：电功率与电阻成正比。 当电压一定时（并联电路），由知：电功率与电阻成反比。 串联电路中：（正比） 并联电路中：（反比） 总结：明确每个公式的适用条件，注意各物理量的对应关系，合理利用“串反并同”规律，电功率计算不再是难题。 知识点二、多挡位问题 1.挡位分析 ①挡位的高低本质是用电器消耗电功率的大小 高挡——电功率最高，中挡——电功率次之，低挡——电功率最低 家庭电路中电压一般恒定为220V 判断依据： P大—→高温挡（加热挡）—→总电阻小 P小—→低温挡（保温挡）—→总电阻大 ②多挡位问题分类 a.通过电阻串联实现温度挡调节：串联越多，总电阻阻值越大，温度挡位就越低 b.通过电阻并联实现温度挡调节：并联越多，总电阻阻值越小，温度挡位就越高 c.通过多开关通断实现温度挡调节：先判断通过不同开关的通断实现电阻的串联或并联，根据上面的两种方法判断。 2.常见考法 题型一：R1、R2并联问题（R1>R2） 只闭合S1时，低温挡： 只闭合S2时，中温挡： 闭合S1、S2时，高温挡： 题型二：R1、R2串联问题 闭合S时，R1短路，为高温挡： 断开S时，R1、R2都是发热电阻，为低温挡： 题型三：多开关通断问题 当开关S1置于a端，S2断开时，则R1与R2串联，用电器处于低温挡位； 当开关S1置于c端，S2断开时，则R1单独连入电路，用电器处于中温挡位； 当开关S1置于b端，S2闭合时，则R1与R2并联，用电器处于高温挡位。 总结：并联型——单电阻：保温；多电阻：加热； 串联型——单电阻：加热；多电阻：保温。 明确电路连接方式，求得电阻，利用得用电器的电功率即可。 知识点三、热效率问题 热效率η的计算公式为：η=，其中是指电热器产生的对我们有用的热量，W是指电热器消耗的电能。= （建议用时：40分钟） 1．图甲为小欧家中电火锅的简化电路图，其中R1、R2为定值电阻且都参与加热。旋钮开关可实现高、中、低三个挡位的切换，当旋钮开关处于图甲所示位置时为中温挡，电路中的电流为5A。电火锅正常工作时高温挡和中温挡的电功率之比为P高：P中＝2：1。求： （1）当用中温挡加热1min时，电火锅产生的热量为多少； （2）低温挡的电功率多大； （3）小欧通过观察发现，在用电高峰，家里只有电火锅工作时，用高温挡将3kg冷水加热1min。水温从12℃上升到20℃，同时电能表（如图乙）指示灯闪烁了42次，则该电火锅的加热效率有多大？ 2．图1是宾馆常见的一种感应干手器，将手放在干手器的风口下，干手器会自动送出温度适宜的风，当手离开出风口时，感应开关会自动停风关机。图2是该干手器的简化电路图，其中R是加热电阻丝，M是吹风的电动机，S1是感应开关，S2是温控开关，会根据环境温度自动断开或闭合来控制加热电阻丝。如表是该干手器的部分参数： 额定电压 220V 出风速度 95m/s 电阻丝加热功率 1100W 干手时间 8～12s 电动机功率 ？ 感应距离 12cm （1）加热电阻丝R的阻值是多少？ （2）热风干手时，通过感应开关S1的电流是7A，求电动机的功率是多少？ （3）电动机线圈的电阻为11Ω，12s内电动机产生的热量是多少？ 3．商业街移动摊位使用可显示电费的新型插座（如图甲所示）计费，某摊位使用空气炸锅（如图乙所示）烹制食物，如图丙所示是该空气炸锅加热部分的简化电路图，其额定电压为220V，定值电阻R1和R2为发热体，其中R1＝110Ω。通过开关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440W。求： 使用后表盘示数 时钟：9时25分 电压：220.0V 电费：0.06元 （1）R2的电阻； （2）低温挡的额定功率； （3）高温挡正常工作1min，电流通过R1产生的电热； （4）只有某空气炸锅单独工作，表盘示数使用前后如图甲、上表所示，通过表盘显示的数据估算该空气炸锅消耗的电功率[已知商用电费单价为0.6元/（kW•h）]。 4．图甲为某品牌饮水机，其铭牌如表所示，图乙为其内部简化电路图，该饮水机有加热和保温两个挡位。R1、R2均为电热丝，当热水箱中水温降至70℃时通过自动开关S2切换到加热挡，当温度达到100℃时自动切换到保温挡，饮水机始终在额定电压下工作，已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求： （1）电热丝R1的阻值； （2）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量； （3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量。 水桶容量：20L 热水箱水量：1kg 额定电压：220V 加热功率P2：1100W 保温功率P1：100W 5．图甲为一款家用电火锅的简化电路图，其中R1、R2为定值电阻，R1＝44Ω。旋钮开关可实现高、中、低三个挡位的切换。当开关处于图甲所示位置时，电火锅为中温挡，电路中的电流为5A。求： （1）当用中温挡加热120s时，电火锅产生的热量； （2）在用电高峰期，若只让电火锅处于中温挡状态工作110s，电能表（如图乙所示）的转盘转了100r，则电火锅此时的实际电压； （3）电火锅正常工作时高温挡和低温挡的电功率之比为P高：P低＝4：1，请计算低温挡时的电功率。 6．如图甲所示，是某品牌电吹风的原理图，S是功能切换开关，可实现“关”、“凉风”、“热风”之间的转换，某次工作过程中，其电功率与时间的图像如图乙所示。求： （1）电吹风吹凉风时，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8Ω，若电吹风吹凉风10min，则电动机线圈产生的热量是多少？ （4）某一天，小仁断开家中其它用电器，只用电吹风吹热风时，发现家中如丙图所示的电能表6min内指示灯闪烁了150次，求电吹风此时的实际功率是多少？ 7．如图﹣1所示，是小明家的电热加湿器，其工作电路如图﹣2，相关参数如下表。电热加湿器的电热丝浸没在加热仓的水中产生热量，使加热仓中的水沸腾变成水蒸气喷出，增加环境湿度；当加热仓中的水减少到一定程度时，自动阀门智能打开，水由储水箱进入加热仓中。气雾调节器的滑片P移动时可调节气雾量。 ，，室内环境为标准大气压]求： 工作电压：220V 储水箱容量：2.4L 工作频率：50Hz 加热仓容量：25mL 最大运行功率：400W 气雾调节器最大电阻：1980Ω （1）将加热仓中加满水，从20℃加热到100℃所需要吸收的热量是多少？ （2）若加热仓以最大运行功率工作时效率为50%，要将水加热到100℃，需要的时间多长？ （3）将气雾调节器R2调至最左端，加湿器以最大运行功率工作，电热丝R1的阻值是多少？ （4）小明关闭家中其他电器，单独让加湿器接在电路中，加湿器工作5min，图﹣3所示的电能表指示灯闪烁100次，此时电热加湿器的实际功率是多少瓦？ 8．小文家新买的电火锅内部电路如图所示，其主要由保险装置和加热装置组成（不计保险装置的电阻），加热装置由电阻丝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，图乙是电火锅正常工作一次的“P﹣t”图像，其工作时先用高温挡将水烧开，再用中温挡煮熟食物，最后用低温挡保温，求： （1）电火锅中温挡工作时，电路中的电流大小； （2）电热丝R1的电阻值； （3）若在标准大气压下，电火锅中加入1.5kg初温为56℃的温水，高温挡正常工作6min将水烧开，则该电火锅的加热效率为多少？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 9．如图甲所示电路是一个温度探头工作原理图，RT为热敏电阻，其阻值随温度变化情况如图乙所示，电源电压恒定，定值电阻R0＝20Ω。小华将最大测量值为3V的电压表表盘直接改成最大测量值为80℃的温度盘，如图丙所示，且改装后的表盘示数满足“电压表示数增大，温度盘示数也增大”。 （1）当温度盘显示最高温度时，电路工作10min产生的电热是多少？ （2）该电路的电源电压为多少V？ （3）当电压表指针位置正对电压表1.8V刻度线时，此时热敏电阻测量的温度为多少℃？ （4）在符合设计要求的前提下，为提高温度盘的最大测量值，可在电路中串联一个定值电阻R2，现使温度盘测量的最高温度达到电路允许的最大值150°，则此时接入电路电阻R2，消耗的电功率为多少？ 10．如图甲是一款加热杯垫，可随时加热茶饮、小零食等，其等效电路如图乙。该杯垫额定电压220V，R1和R2为完全相同的发热电阻，R3是规格为“250Ω，1A”的滑动变阻器，R3只起调节电流作用，不对外加热。S、S1闭合时，通过控制S2的通断，使电器处于高温挡或中温挡，中温挡加热功率为242W；S闭合，S1、S2均断开时，电器处于低温挡，移动滑片，可以手动调节低温挡的加热功率。求： （1）加热杯垫中温挡正常工作5min，发热电阻产生的热量； （2）将该杯垫接入家庭电路中单独工作，使用高温挡加热过程中，如图丙观察到电能表的转盘3min内转了60转，此时电路的实际电功率； （3）正常工作时，手动调节低温挡加热一杯0.2kg的果汁，使果汁升温10℃需要的最少时间。（杯垫加热效率84%，果汁的比热容4.2×103J/（kg•℃）） 11．“围炉煮茶”是近年人们喜爱的“国风”休闲方式之一，其中最离不开的就是土陶罐制作的小火炉（如图甲所示），考虑到安全性和环保性，不少顾客更愿意选择电陶炉（如图乙所示）。小德同学发现其中工作的关键就是一条可拆卸的发热电阻丝，在原包装盒内还找到了一条一模一样的备用电热丝（可剪短），于是他想通过所学知识改装该电陶炉的加热挡位。可惜由于食物污渍，已无法由铭牌得知电热丝的具体信息。小德关闭其他用电器，将电陶炉单独接入220V的家庭电路，观察并记录家中电能表（如图丙所示）的指示灯闪烁情况：1分钟之内闪烁了10次，求： （1）该过程中电热丝产生的电热Q为多少焦耳； （2）炉腔内电热丝的电阻R的大小； （3）小德同学想借助备用电阻丝串联或并联在原炉体内部或外部改装电陶炉的加热功率，使之与原功率成为不同挡位，且高低挡位功率之比为9：4，请你从安全性和可实现性两个方面通过计算说明改装方案。 12．为了研究家用电器对电路的影响，物理老师带领同学们进行了探究。 （1）老师带来一个标有“220V，5.5A”的电热水壶，在壶中装入1.5L水，初始温度为27℃。仅将电热水壶接入图甲所示的电能表所在的电路，正常工作7.5min，电能表的转盘转过了250r。 ①电热水壶消耗的电能是多少？ ②消耗的电能中有70%的能量被水吸收，则水的温度变为多少？，）] ③若电热水壶的电阻始终保持不变，则该过程中电热水壶工作的实际电压是多少？ （2）为了研究家用电器电压偏低的原因，老师指导同学们设计了如图乙所示的电路进行模拟实验：R1、R2、R3相当于家用电器电饭煲、电暖器、电烙铁；由于实际中输电线较长，电阻不可忽略，R0相当于输电线的电阻。依次闭合S和S1、S2、S3，描绘出两电压表V1、V2的示数U1、U2随电流表A的示数I变化的规律，如图丙所示。则随着接入电路的家用电器增加，输电线电阻R0上的电压怎么变化？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 重难点09 电热综合计算 电热器的挡位分析 考点 三年考情分析 2025考向预测 1、电热综合计算：焦耳定律的应用，电热与电能转化效率计算 2、电热器的挡位分析：挡位调节原理，挡位调节分析，结合挡位的计算 在近三年浙江中考科学试卷中，电热综合计算与电热器挡位分析考查题型丰富多样。实验探究题可能围绕电热器性能测试，探究影响电热或功率的因素；计算题一般将电热综合计算与电路分析、能量转化等知识相结合，考查学生的综合分析和计算能力。 预计 2025 年浙江中考科学仍会通过计算题考查电热综合计算与电热器挡位分析。计算题大概率会综合多个电学知识点，如将电热综合计算与电路的动态分析、电路故障排除、家庭电路安全等相结合，考查学生的综合分析和计算能力。 【体系构建】 【重难诠释】 知识点一、电功率公式及简单计算问题 1.电功计算式 ③推导式： （推导式只适用于纯电阻电路） 单位：P-瓦、W-焦、U-伏、I-安、R-欧、t-秒 ④总功率：无论用电器串联或并联，总功率均等于各用电器实际功率之和：P总=P1+P2+……+Pn 2.常见考法 ①公式应用： 公式 变形 应用类型 注意 W=Pt 求电功 单位对应（千瓦与小时） P=UI 求电流 U额或I额 （需判断是否正常工作） 求电压 W=Pt P=UI W=UIt 求电功 单位：J ②纯电阻电路中——“串正并反” 当电流一定时（串联电路），由P=I2R知：电功率与电阻成正比。 当电压一定时（并联电路），由知：电功率与电阻成反比。 串联电路中：（正比） 并联电路中：（反比） 总结：明确每个公式的适用条件，注意各物理量的对应关系，合理利用“串反并同”规律，电功率计算不再是难题。 知识点二、多挡位问题 1.挡位分析 ①挡位的高低本质是用电器消耗电功率的大小 高挡——电功率最高，中挡——电功率次之，低挡——电功率最低 家庭电路中电压一般恒定为220V 判断依据： P大—→高温挡（加热挡）—→总电阻小 P小—→低温挡（保温挡）—→总电阻大 ②多挡位问题分类 a.通过电阻串联实现温度挡调节：串联越多，总电阻阻值越大，温度挡位就越低 b.通过电阻并联实现温度挡调节：并联越多，总电阻阻值越小，温度挡位就越高 c.通过多开关通断实现温度挡调节：先判断通过不同开关的通断实现电阻的串联或并联，根据上面的两种方法判断。 2.常见考法 题型一：R1、R2并联问题（R1>R2） 只闭合S1时，低温挡： 只闭合S2时，中温挡： 闭合S1、S2时，高温挡： 题型二：R1、R2串联问题 闭合S时，R1短路，为高温挡： 断开S时，R1、R2都是发热电阻，为低温挡： 题型三：多开关通断问题 当开关S1置于a端，S2断开时，则R1与R2串联，用电器处于低温挡位； 当开关S1置于c端，S2断开时，则R1单独连入电路，用电器处于中温挡位； 当开关S1置于b端，S2闭合时，则R1与R2并联，用电器处于高温挡位。 总结：并联型——单电阻：保温；多电阻：加热； 串联型——单电阻：加热；多电阻：保温。 明确电路连接方式，求得电阻，利用得用电器的电功率即可。 知识点三、热效率问题 热效率η的计算公式为：η=，其中是指电热器产生的对我们有用的热量，W是指电热器消耗的电能。= （建议用时：40分钟） 1．图甲为小欧家中电火锅的简化电路图，其中R1、R2为定值电阻且都参与加热。旋钮开关可实现高、中、低三个挡位的切换，当旋钮开关处于图甲所示位置时为中温挡，电路中的电流为5A。电火锅正常工作时高温挡和中温挡的电功率之比为P高：P中＝2：1。求： （1）当用中温挡加热1min时，电火锅产生的热量为多少； （2）低温挡的电功率多大； （3）小欧通过观察发现，在用电高峰，家里只有电火锅工作时，用高温挡将3kg冷水加热1min。水温从12℃上升到20℃，同时电能表（如图乙）指示灯闪烁了42次，则该电火锅的加热效率有多大？ 【解答】解：（1）由题知，中温挡电路中电流为5A，加热1min时，电火锅产生的热量： Q＝W＝UIt＝220V×5A×60s＝6.6×104J； （2）由题知，旋钮开关处于甲位置位置时，即开关接2时，为中温挡，此时只有R1接入电路； 开关接1时，R1与R1串联，电路的电阻最大，电源电压一定，由P知，此时电功率最小，为低温挡； 开关接3时，R1与R1并联，电路的电阻最小，电源电压一定，由P知，此时电功率最大，为高温挡； 由题知，P高：P中＝2：1， 则：（）：2：1， 解得：R1＝R2， 中温挡时，电路中电流为5A，由欧姆定律可得： R144Ω， 所以低温挡的电功率： P低550W； （3）水吸收的热量： Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×3kg×（20℃﹣12℃）＝1.008×105J， 消耗的电能： ， 电火锅的加热效率： 。 答：（1）当用中温挡加热1min时，电火锅产生的热量为6.6×104J； （2）低温挡的电功率为550W； （3）该电火锅的加热效率为80%。 2．图1是宾馆常见的一种感应干手器，将手放在干手器的风口下，干手器会自动送出温度适宜的风，当手离开出风口时，感应开关会自动停风关机。图2是该干手器的简化电路图，其中R是加热电阻丝，M是吹风的电动机，S1是感应开关，S2是温控开关，会根据环境温度自动断开或闭合来控制加热电阻丝。如表是该干手器的部分参数： 额定电压 220V 出风速度 95m/s 电阻丝加热功率 1100W 干手时间 8～12s 电动机功率 ？ 感应距离 12cm （1）加热电阻丝R的阻值是多少？ （2）热风干手时，通过感应开关S1的电流是7A，求电动机的功率是多少？ （3）电动机线圈的电阻为11Ω，12s内电动机产生的热量是多少？ 【解答】解：（1）开关S1、S2均闭合时，电动机M和电阻丝R并联， R两端的电压等于电源电压，根据P可得， 加热电阻丝R的阻值：R44Ω； （2）热风干手时，电动机M和电阻丝R并联。 根据P＝UI可得，通过R的电流：I5A， 通过感应开关S1的电流是7A，即干路中的电流为I总＝7A， 根据并联电路的电流规律可得，通过电动机的电流：IM＝I总﹣I＝7A﹣5A＝2A， 电动机的功率：PM＝UIM＝220V×2A＝440W； （3）12s内电动机产生的热量：QMRMt＝（2A）2×11Ω×12s＝528J。 3．商业街移动摊位使用可显示电费的新型插座（如图甲所示）计费，某摊位使用空气炸锅（如图乙所示）烹制食物，如图丙所示是该空气炸锅加热部分的简化电路图，其额定电压为220V，定值电阻R1和R2为发热体，其中R1＝110Ω。通过开关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440W。求： 使用后表盘示数 时钟：9时25分 电压：220.0V 电费：0.06元 （1）R2的电阻； （2）低温挡的额定功率； （3）高温挡正常工作1min，电流通过R1产生的电热； （4）只有某空气炸锅单独工作，表盘示数使用前后如图甲、上表所示，通过表盘显示的数据估算该空气炸锅消耗的电功率[已知商用电费单价为0.6元/（kW•h）]。 【解答】解：（1）只闭合S3时为中温挡，由图丙可知，此时电路为R2的简单电路， 根据P可得，R2的电阻：R2110Ω； （2）由图丙可知，当开关S1、S3断开，S2闭合时，R1与R2串联，电路的总电阻最大，根据P可知，电路消耗的电功率最小，故为低温挡。 根据P和串联电路的电阻规律可得，低温挡的额定功率：P低220W； （3）由图丙可知，当开关S1、S3闭合，S2断开时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，根据P可知，电路消耗的电功率最大，故为高温挡。 高温挡时R1的功率：P1440W， 电流通过R1产生的热量：Q1＝W1＝P1t＝440W×1×60s＝2.64×104J； （4）通过表盘显示的数据可得，空气炸锅消耗的电能：W空0.1kW•h， 空气炸锅工作时间为15min，即0.25h，则空气炸锅的实际电功率： P空0.4kW＝400W。 4．图甲为某品牌饮水机，其铭牌如表所示，图乙为其内部简化电路图，该饮水机有加热和保温两个挡位。R1、R2均为电热丝，当热水箱中水温降至70℃时通过自动开关S2切换到加热挡，当温度达到100℃时自动切换到保温挡，饮水机始终在额定电压下工作，已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求： （1）电热丝R1的阻值； （2）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量； （3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量。 水桶容量：20L 热水箱水量：1kg 额定电压：220V 加热功率P2：1100W 保温功率P1：100W 【解答】解：（1）由图乙可知，当开关S2接a时，R2和R1串联，电路的总电阻最大，由P可知，电路消耗的功率最小，饮水机处于保温状态；当开关S2接b时，电路为R2的简单电路，电路的电阻最小，由P可知，电路消耗的功率最大，饮水机处于加热状态。 饮水机处于保温挡时，电路的总电阻：R总484Ω， 饮水机处于加热状态时，R2的阻值：R244Ω， 所以电热丝R1的阻值：R1＝R总﹣R2＝484Ω﹣44Ω＝440Ω； （2）热水箱中水量为1kg，水温由70℃升至100℃，吸收热量： Q＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣70℃）＝1.26×105J； （3）饮水机处于保温挡时，电路中的电流：I， 根据热量Q＝I2Rt可得，饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量： Q＝I2R1t＝（）2×440Ω×22s＝2000J。 答：（1）电热丝R1的阻值为440Ω； （2）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量为1.26×105J； （3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量为2000J。 5．图甲为一款家用电火锅的简化电路图，其中R1、R2为定值电阻，R1＝44Ω。旋钮开关可实现高、中、低三个挡位的切换。当开关处于图甲所示位置时，电火锅为中温挡，电路中的电流为5A。求： （1）当用中温挡加热120s时，电火锅产生的热量； （2）在用电高峰期，若只让电火锅处于中温挡状态工作110s，电能表（如图乙所示）的转盘转了100r，则电火锅此时的实际电压； （3）电火锅正常工作时高温挡和低温挡的电功率之比为P高：P低＝4：1，请计算低温挡时的电功率。 【解答】解：（1）当开关处于图甲所示位置时，电路为R1的简单电路，电火锅为中温挡，120s产生的热量为： ； （2）电能表转盘转了100r时消耗的电能为： ， 则电火锅的实际功率： ， 由可知，实际电压为： ； （3）当旋钮开关拨到3时，R1、R2并联，此时电阻最小，总功率最大，为高温挡，高温挡功率为： ； 当旋钮开关拨到1时，R1、R2串联，此时电阻最大，总功率最小，为低温挡，低温挡功率为： ； 由题意，电火锅正常工作时高温挡和低温挡的电功率之比为： ， 解得：R1＝R2＝44Ω， 则低温挡电功率为： 。 6．如图甲所示，是某品牌电吹风的原理图，S是功能切换开关，可实现“关”、“凉风”、“热风”之间的转换，某次工作过程中，其电功率与时间的图像如图乙所示。求： （1）电吹风吹凉风时，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8Ω，若电吹风吹凉风10min，则电动机线圈产生的热量是多少？ （4）某一天，小仁断开家中其它用电器，只用电吹风吹热风时，发现家中如丙图所示的电能表6min内指示灯闪烁了150次，求电吹风此时的实际功率是多少？ 【解答】解：（1）由图甲可知，电吹风吹凉风时，电路为电动机的简单电路， 由图乙可知，吹凉风时，电动机的功率为88W， 由P＝UI求出正常工作吹冷风时通过电动机的电流：IM0.4A； （2）由图甲可知，电吹风吹热风时，电动机与电热丝并联， 则电热丝的功率：P电热丝＝P热风﹣P凉风＝572W﹣88W＝484W， 由P可知，电热丝的电阻：R′100Ω； （3）电动机线圈产生的热量：QRt＝（0.4A）2×8Ω×600s＝768J； （4）3000imp/kW•h表示电路中用电器每消耗1kW•h电能，电能表的指示灯闪烁3000次， 则指示灯闪烁150次，电吹风消耗的电能：W0.05kW•h， 电吹风的实际功率：用P0.5kW＝500W。 7．如图﹣1所示，是小明家的电热加湿器，其工作电路如图﹣2，相关参数如下表。电热加湿器的电热丝浸没在加热仓的水中产生热量，使加热仓中的水沸腾变成水蒸气喷出，增加环境湿度；当加热仓中的水减少到一定程度时，自动阀门智能打开，水由储水箱进入加热仓中。气雾调节器的滑片P移动时可调节气雾量。 ，，室内环境为标准大气压]求： 工作电压：220V 储水箱容量：2.4L 工作频率：50Hz 加热仓容量：25mL 最大运行功率：400W 气雾调节器最大电阻：1980Ω （1）将加热仓中加满水，从20℃加热到100℃所需要吸收的热量是多少？ （2）若加热仓以最大运行功率工作时效率为50%，要将水加热到100℃，需要的时间多长？ （3）将气雾调节器R2调至最左端，加湿器以最大运行功率工作，电热丝R1的阻值是多少？ （4）小明关闭家中其他电器，单独让加湿器接在电路中，加湿器工作5min，图﹣3所示的电能表指示灯闪烁100次，此时电热加湿器的实际功率是多少瓦？ 【解答】解：（1）加热仓容量：25mL＝25cm3，水的质量m＝ρV＝1.0g/cm3×25cm3＝25g； 水需要吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×25×10﹣3kg×（100℃﹣20℃）＝8.4×103J； （2）由η可知，电热加湿器消耗的电能：W100%＝1.68×104J， 由表格数据可知，加湿器的最大运行功率P大＝400W， 由P可知，需要加热的时间：t42s； （3）当气雾调节器R2的滑片移到最左边时，接入电路中的电阻为零，电路为R1的简单电路，加湿器以最大运行功率工作； 由P＝UI可得，电热丝R1的阻值：R1121Ω； （4）电能表的指示灯闪烁100次电热加湿器消耗的电能：W实kW•hkW•h＝1.125×105J； 此时电热加湿器的实际功率：P实375W。 8．小文家新买的电火锅内部电路如图所示，其主要由保险装置和加热装置组成（不计保险装置的电阻），加热装置由电阻丝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，图乙是电火锅正常工作一次的“P﹣t”图像，其工作时先用高温挡将水烧开，再用中温挡煮熟食物，最后用低温挡保温，求： （1）电火锅中温挡工作时，电路中的电流大小； （2）电热丝R1的电阻值； （3）若在标准大气压下，电火锅中加入1.5kg初温为56℃的温水，高温挡正常工作6min将水烧开，则该电火锅的加热效率为多少？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【解答】解：由图乙知高温挡的功率为880W，中温挡的功率为440W，低温挡的功率为220W； （1）根据P＝UI知电火锅中温挡工作时电路中的电流大小为： I2A； （2）由图甲知当S1断开，S2接a时，两电阻串联，总电阻最大，根据P＝UI知总功率最小，电火锅为低温挡；当S1闭合，S2接b时，两电阻并联电路，总电阻最小，根据P＝UI知总功率最大，电火锅为高温挡；当S1断开，S2接b时，电路为R2的简单电路，电火锅为中温挡； 根据P＝UI知电热丝R1和R2的总电阻为： R220Ω， 电热丝R2的电阻为： R2110Ω； 由串联电路电阻的规律知电热丝R1的电阻为： R1＝R﹣R2＝220Ω﹣110Ω＝110Ω： （3）在标准大气压下，水的沸点为100℃， 水吸收的热量为： Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃﹣56℃）＝2.772×105 J； 电火锅高温挡工作6min做的功为： W＝P高t＝880W×6×60 s＝3.168×105 J， 则电火锅的加热效率为： η100%100%＝87.5%。 9．如图甲所示电路是一个温度探头工作原理图，RT为热敏电阻，其阻值随温度变化情况如图乙所示，电源电压恒定，定值电阻R0＝20Ω。小华将最大测量值为3V的电压表表盘直接改成最大测量值为80℃的温度盘，如图丙所示，且改装后的表盘示数满足“电压表示数增大，温度盘示数也增大”。 （1）当温度盘显示最高温度时，电路工作10min产生的电热是多少？ （2）该电路的电源电压为多少V？ （3）当电压表指针位置正对电压表1.8V刻度线时，此时热敏电阻测量的温度为多少℃？ （4）在符合设计要求的前提下，为提高温度盘的最大测量值，可在电路中串联一个定值电阻R2，现使温度盘测量的最高温度达到电路允许的最大值150°，则此时接入电路电阻R2，消耗的电功率为多少？ 【解答】解：由甲图可知，热敏电阻RT与定值电阻R0串联，电压表测定值电阻R0两端电压； （1）由题意得，当温度盘显示最高温度时，定值电阻R0两端电压为U0＝3V，由乙图知，此时热敏电阻RT接入电路的电阻为40Ω，则电路工作10min产生的电热是：Q810J； （2）由题意得，当温度盘显示最高温度时，定值电阻R0两端电压为U0＝3V，由乙图知，此时热敏电阻RT接入电路的电阻为40Ω，根据串联分压原理可知，此时热敏电阻RT两端的电压为UT＝6V，则该电路的电源电压为U＝U0+UT＝3V+6V＝9V。 （3）当电压表指针位置正对电压表1.8V刻度线时，定值电阻R0两端电压为U0′＝1.8V，此时电路的电流为I′0.09A，此时热敏电阻RT接入电路的电阻为R′T80Ω，由图乙可得，此时热敏电阻测量的温度为0℃。 （4）现使温度盘测量的最高温度达到电路允许的最大值150°，此时热敏电阻RT接入电路的电阻为RT″＝20Ω，电路的最大电流还是I00.15A，电路总电阻为R总60Ω，则此时接入电路电阻R2＝R总﹣R0﹣R″T＝60Ω﹣20Ω﹣20Ω＝20Ω，消耗的电功率为P2R2＝（0.15A）2×20Ω＝0.45W。 故答案为：（1）810J；（2）9；（3）0；（4）0.45W。 10．如图甲是一款加热杯垫，可随时加热茶饮、小零食等，其等效电路如图乙。该杯垫额定电压220V，R1和R2为完全相同的发热电阻，R3是规格为“250Ω，1A”的滑动变阻器，R3只起调节电流作用，不对外加热。S、S1闭合时，通过控制S2的通断，使电器处于高温挡或中温挡，中温挡加热功率为242W；S闭合，S1、S2均断开时，电器处于低温挡，移动滑片，可以手动调节低温挡的加热功率。求： （1）加热杯垫中温挡正常工作5min，发热电阻产生的热量； （2）将该杯垫接入家庭电路中单独工作，使用高温挡加热过程中，如图丙观察到电能表的转盘3min内转了60转，此时电路的实际电功率； （3）正常工作时，手动调节低温挡加热一杯0.2kg的果汁，使果汁升温10℃需要的最少时间。（杯垫加热效率84%，果汁的比热容4.2×103J/（kg•℃）） 【解答】解：（1）由电路图知当S、S1闭合时，S2断开，只有电阻R1工作，总电阻较大，由P知电器处于中温挡，当S、S1闭合时，S2闭合，电阻R1、R2并联，总电阻较小，由P知电器处于高温挡； 由于R1和R2为完全相同的发热电阻，所以两电阻的功率相同，为高温挡功率的一半，即中温挡的功率为：P中P高484W＝242W， 由P可得，发热电阻产生的热量为Q＝W＝P中温t＝242W×5×60s＝7.26×104J； （2）杯垫3min消耗的电能为W0.02kW•h， 加热功率为P实0.4kW＝400W； （3）果汁吸收的热量： Q吸＝c果汁m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×0.2kg×10℃＝8.4×103J， η100%可得，需要消耗的电能： W1×104J； 由于R并＝100Ω，且R1、R2的电阻相同，所以R1＝R2＝200Ω， S闭合，S1、S2均断开时，电器处于低温挡，要使加热时间最短，需要使低温挡的功率最大，由于滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，所以低温挡的最大功率为： P低大＝I2大R1＝（1A）2×200Ω＝200W， UI大＝220V×1A＝220W， 由P得，低温挡需要的加热时间： t′50s。 答：（1）发热电阻产生的热量为7.26×104J； （2）此时电路的实际电功率为400W； （3）使果汁升温10℃需要的最少时间为50s。 11．“围炉煮茶”是近年人们喜爱的“国风”休闲方式之一，其中最离不开的就是土陶罐制作的小火炉（如图甲所示），考虑到安全性和环保性，不少顾客更愿意选择电陶炉（如图乙所示）。小德同学发现其中工作的关键就是一条可拆卸的发热电阻丝，在原包装盒内还找到了一条一模一样的备用电热丝（可剪短），于是他想通过所学知识改装该电陶炉的加热挡位。可惜由于食物污渍，已无法由铭牌得知电热丝的具体信息。小德关闭其他用电器，将电陶炉单独接入220V的家庭电路，观察并记录家中电能表（如图丙所示）的指示灯闪烁情况：1分钟之内闪烁了10次，求： （1）该过程中电热丝产生的电热Q为多少焦耳； （2）炉腔内电热丝的电阻R的大小； （3）小德同学想借助备用电阻丝串联或并联在原炉体内部或外部改装电陶炉的加热功率，使之与原功率成为不同挡位，且高低挡位功率之比为9：4，请你从安全性和可实现性两个方面通过计算说明改装方案。 【解答】解：（1）从电能表的参数和工作情况可知，600imp/kW•h闪烁10次， 所以该过程中电热丝产生的电热； （2）该电阻丝工作时的功率为， ， 则电阻大小为 ， （3）可能的改装方案有四种，等效电路图如图所示 考虑到使用安全，改装后的发热丝在炉腔外的方案②和④不予考虑。 方案①：炉腔内总电阻大于R，故发热功率低于原发热功率P＝1000W，因此改装后该方案只能作为低温挡， 由题意知，则有， 则炉腔内的电热丝阻值为 ， 由于电炉丝不能达到，故该方案舍去。 方案③：炉腔内总电阻小于R，故发热功率高于原发热功率P＝1000W，因此改装后该方案只能作为高温挡， 由题意知，又因为此时P''＝P+P1， 故有：，由， 需要并联入炉腔的电热丝， 将备用电炉丝剪短为原长度的即可实现，该方案可行。 12．为了研究家用电器对电路的影响，物理老师带领同学们进行了探究。 （1）老师带来一个标有“220V，5.5A”的电热水壶，在壶中装入1.5L水，初始温度为27℃。仅将电热水壶接入图甲所示的电能表所在的电路，正常工作7.5min，电能表的转盘转过了250r。 ①电热水壶消耗的电能是多少？ ②消耗的电能中有70%的能量被水吸收，则水的温度变为多少？，）] ③若电热水壶的电阻始终保持不变，则该过程中电热水壶工作的实际电压是多少？ （2）为了研究家用电器电压偏低的原因，老师指导同学们设计了如图乙所示的电路进行模拟实验：R1、R2、R3相当于家用电器电饭煲、电暖器、电烙铁；由于实际中输电线较长，电阻不可忽略，R0相当于输电线的电阻。依次闭合S和S1、S2、S3，描绘出两电压表V1、V2的示数U1、U2随电流表A的示数I变化的规律，如图丙所示。则随着接入电路的家用电器增加，输电线电阻R0上的电压怎么变化？ 【解答】解：（1）①电热水壶消耗的电能为WkW•h＝0.125×3.6×106J＝4.5×105J； ②水吸收的热量为Q吸＝ηW＝70%×4.5×105J＝3.15×105J，水的质量为m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg，则水升高的温度为△t50℃，则水的温度为t＝t0+Δt＝27℃+50℃＝77℃； ③电热水壶的电阻为，该过程中电热水壶工作的实际功率为，根据公式，则实际电压为U2＝P实R＝1000W×40Ω，则U＝200V。 （2）分析乙图可知，R1、R2、R3并联部分和R0串联，电压表V1测电源电压，电压表V2测R1、R2、R3并联部分两端的电压，由丙图可知，随着接入电路用电器的增加，电流表A的示数变大，电压表V1示数不变，电压表V2示数变小，根据串联分压规律可知，输电线电阻R0两端的电压变大。 故答案为：（1）①4.5×105J；②77℃；③200V；（2）输电线电阻R0上的电压变大。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$