2025年中考物理一轮复习专题《多档位问题》

中考物理复习专题《多档位问题》 1.(2024岳阳)一新款节能电炖锅如图甲，有关技术参数如表（设电炖锅不同挡位的电阻和加热效率均不变）。 额定电压 电炖锅档位 额定功率/W 200V 低温 200 中温 400 高温 600 （1）求电炖锅在高温挡正常工作时的电流（计算结果保留一位小数）； （2）在用电高峰期，关掉家里的其他用电器，只让处于中温挡状态的电炖锅工作，观察到标有“1800r/（kW•h）”的电能表转盘在12ls内转了20圈，求此时的实际电压； （3）电炖锅正常工作时，用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热，待水温达到50℃时开始计时，绘制的水温随时间变化的图象如图乙所示。结合所给信息，通过计算，分析比较用高温挡还是用低温挡更节能。 【解析】（1）由表中数据可知，高温的功率P高=600W，由P=UI可得，在高温档工作时，电路中的电流：； （2）由可得，电炖锅的电阻：， 电炖锅在高档工作时，电能表转盘在在121s内转了20r， 则电炖锅消耗的电能：， 实际功率为：， 由可得，电路的实际电压： （3）高温档消耗的电能W高=p高t高=600W×6×60s=2.16×105J，则水升高1℃消耗的电能2.16×105J/20=1.08×104J， 低温档消耗的电能W低=P低t低=200W×9×60s=1.08×105J， 则水升高1℃消耗的电能为1.08×105J/8=1.35×104J， 因为1.08×104J＜1.35×104J，且两档加热水的质量相同，所以加热等质量的水升高1℃，高温档比低温档消耗电能少，用高温档节能。 答：（1）求电炖锅在高温挡正常工作时的电流是2.7A； （2）在用电高峰期，此时的实际电压是200V； （3）电炖锅正常工作时，用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热，由（3）可知用高温挡更节能。 2.(南充改编)如图所示是一种电热饮水机电路原理图，已知R1＝100 Ω，R2＝20 Ω，当开关S1、S2闭合时，饮水机处于________(选填“保温”或“加热”)状态，此时饮水机的功率是________W；某次需要将2 kg初温为30 ℃的水加热至沸腾(气压为一标准大气压)，需要的时间最少为________s(结果保留整数)． 第5题图 【答案】 加热　2 420　243　 【解析】当开关S1、S2均闭合时，R1被短路，只有R2接入电路；当S1闭合，S2断开时，R1、R2串联，所以根据P＝可知当开关S1、S2均闭合时，电热饮水机处于加热状态；此时饮水机的功率P＝P2＝＝＝2 420 W；水吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃－30 ℃)＝5.88×105 J，电热饮水机工作的最短时间t＝＝＝≈243 s. 3.小玥在妈妈指导下用电熨斗熨烫衣服，她首先阅读说明书，知道电熨斗有“低温”、“高温”两个档位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1=48.4Ω，R2=96.8Ω，S为旋转式开关。当她旋转触片接触触点1和2时，电熨斗为 档位，该档位通电1min，电流产生的热量为 J。 【答案】低温 6×104 【解析】当她旋转触片接触触点1和2时，电路中只有R1工作，为低温档位；当她旋转触片接触触点2和3时，R1和R2并联，处于高温档。处于低温档时，电路中的电流为：I=U/R1=220V/48.4Ω=50/11A。该档位通电1min，电流产生的热量为： Q=I2R1t=（50/11A）2×48.4Ω×1×60s=6×104J。 5.如图所示为电烤炉的简化电路图，小张查看说明书后得知：R1、R2均为电热丝，R1＝44Ω，R2＝66Ω。当开关S1闭合，S2处于不同状态时，电烤炉处于不同挡位，忽略温度对电热丝电阻的影响。下列说法正确的是（ ） A．闭合S1、S2时，电烤炉处于低温挡状态 B．电烤炉处于高温挡与低温挡状态时，R1两端的电压之比为5：2 C．电烤炉处于高温挡与低温挡状态时，电路在相同时间内所消耗的电能之比为3：2 D．电烤炉处于低温挡状态时，R1、R2所消耗的电功率之比为3：2 【答案】B 【解析】A.当S1闭合，S2断开，R1、R2串联；当S1、S2闭合时，R2被短路，电路为R1的简单电路；因串联电路中的总电阻大于任一分电阻，所以由P＝UI＝U2/R可知，电路为R1的简单电路时，电路中的电阻最小，电功率最大，电烤炉为高温挡；R1、R2串联时，电路中的电阻最大，电功率最小，电烤炉为低温挡，A错。 B.电烤炉处于高温挡时，电路为R1的简单电路，电路中的电流：I高＝U/R1=220V/44Ω＝5A，电烤炉处于低温挡时，R1、R2串联，电路中的电流： I低＝U/R总=U/（R1+R2）=220V/（44Ω+66Ω）＝2A，由欧姆定律可知，电烤炉处于高温挡与低温挡状态时，R1两端的电压之比：= = = =5:2，B正确。 C.由W＝UIt可知，电烤炉处于高温挡与低温挡状态时，电路在相同时间内所消耗的电能之比：= = = =5:2，C错。 D.电烤炉处于低温挡状态时，R1、R2串联，通过两电阻的电流相等，由P＝I2R可知，此时R1、R2所消耗的电功率之比： = = = =2:3。D错。 6. 某型号的电水壶有加热和保温两个挡位，其电路如图所示。当S闭合，S1断开时，电水壶处于_________挡，加热和保温的功率分别为1200W和44W。用它把质量为1kg、初温为20℃的水加热到100℃，用时400s，则水吸收的热量是___________J，此过程中电水壶的效率η=________%。[c水=4.2×103J/(kg·℃)] 【答案】 保温 3.36×105 70 【解析】当开关S闭合，S1断开时，R1和R2串联，电路的总电阻最大，由P=U2/R可知电路的总功率最小，处于保温挡；当开关S、S1均闭合时，R2被短路，电路中只有R1工作，电路的总电阻最小，由P=U2/R可知电路的总功率最大，处于加热挡。水吸收的热量 Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J。 此过程中电水壶消耗的电能W=Pt=1200W×400s=4.8×105J。此过程中电水壶的效率： η=Q吸/W=3.36×105J/4.8×105J×100%=70%。 7.如图甲是某茶具上煮茶器的电路原理图，R1是加热电阻，R2是保温时的分压电阻，S为电源开关，S1为自动温控开关。S、S1都闭合时，煮茶器处于加热状态；当水沸腾后，S1会自动断开，转为保温状态。煮茶器工作过程中的P﹣t图像如图乙所示，不计电阻值随温度的变化。 求：（1）电阻R1的阻值。（2）当煮茶器处于保温状态时，R1的电功率。 （3）当煮茶器处于保温状态时，电阻R2在100s内消耗的电能。 【解析】（1）由图可知，S、S1都闭合时，R2被短路、电路中只有R1工作，此时煮茶器处于加热状态，根据图乙可知，加热时的电功率P加＝1100W，根据P＝U2/R可知，电阻R1的阻值：R1＝U2/P加=（220V）2/1100W＝44Ω。 （2）当S闭合、S1断开时，R1、R2串联，此时为保温状态，由图乙可知，保温功率P保＝44W， 由P＝UI可知，保温状态时的电流I保＝P保/U=44W/220V＝0.2A；根据串联电路的特点可知，通过R1的电流I1＝I2＝I保＝0.2A，当煮茶器处于保温状态时，R1的电功率： P＝I12R1＝（0.2A）2×44Ω＝1.76W。 （3）由欧姆定律可知，保温状态时R1两端的电压：U1＝I1R1＝0.2A×44Ω＝8.8V；根据串联分压的特点可知，R2两端的电压：U2＝U﹣U1＝220V﹣8.8V＝211.2V；当煮茶器处于保温状态时，电阻R2在100s内消耗的电能：W2＝U2I2t＝211.2V×0.2A×100s＝4224J。 8．品学兼优的小雄同学周末在家里用电饭煲给父母煲粥。他发现该电饭煲有“加热”和“保温”两个挡位，模拟电路图如图所示。当闭合开关S1，断开开关S2时，电饭煲处于 ___________挡。在220V电压下，处于该挡位的电饭锅10min产生的热量是 ___________J。（已知R1=44Ω，R2=2376Ω） 【答案】 保温 12000 【解析】[1]当闭合开关S1、S2时，R2短路，电路中只有R1工作；当闭合开关S1、断开S2时，R1、R2串联；根据串联电阻的特点可知，串联的总电阻大于任一分电阻，根据可知，闭合开关S1、断开S2时电路中总功率最小，电饭煲处于保温挡。 [2]由串联电阻的特点，保温挡时电路中的总电阻 R=R1+R2=44Ω+2376Ω=2420Ω 处于该挡位的电饭锅10min产生的热量为 9．（2024·安徽芜湖·一模）如图甲所示为某电饭锅铭牌，可知该电饭锅能效等级为三级，额定电压为220V，加热功率为1210W，电饭锅的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）让电饭锅处于“保温”状态下正常工作，测得在5min内耗电J。求该电饭锅保温功率P保温； （2）电阻R2的阻值； （3）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（电热转化效率）范围为81%≤＜86%。现对电饭锅进行测试：在加热状态下，将温度为30℃、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·℃)，请你通过计算判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。 【解析】（1）电饭锅处于“保温”状态时的功率为 （2）由电路图知，S断开时两电阻串联，电路中电阻较大，据知，电路的功率较小，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，由可得R1的电阻 由可得R1、R2的总电阻为 根据串联电路的电阻规律知，R2的电阻为 R2=R总-R1=550Ω-40Ω=510Ω （3）水吸收的热量为 用时700s消耗的电能为 该电饭锅的热效率为 故该电饭锅的热效率值不能达到三级能效。 答：（1）该电饭锅的保温功率P保温为88W； （2）电阻R2的阻值为40Ω； （3）该电饭锅的热效率值不能达到三级能效。 10．（2024·陕西西安·三模）如图所示为一种水箱的温控加热装置原理图。图中控制开关的通断由控制电压U2控制，R1为调温器，可设定不同温度，进而影响电热器的工作状态，达到温控作用。R2为热敏电阻，用于探测水的温度，其阻值与水温关系如下表所示。已知电热器R0标有“220V 1100W”字样，温控装置的电源电压U 恒为12V。 （1） 求电热器R0正常工作时的电流？ （2） 求电热器R0正常工作 5min产生的热量？ （3） 当R1接入电路中的阻值为8Ω，水箱中的水被加热到80℃时温控开关自动断开，求R2的电功率？ （4）保持温控电源及控制电压U2都不变，小明想把水箱中的水加热到洗热水澡用，请通过计算说明他应怎样调节调温器R1的阻值？ 【解析】（1）电热器R0正常工作时的电流 （2）电热器正常工作5min产生的热量 （3）当水箱中的水被加热到80℃时，R2=4Ω，电路的总电阻 电路中的电流 R2的电压 R2的电功率 （4）正常热水澡的水温约为40℃，此时查表可知，此时R´2=6Ω，且当U2=4V及温控装置电源电压不变时，则此时电路电流为 此时R1的阻值 故应将R1调大一些。 答：（1）电热器R0正常工作时的电流是5A； （2）电热器R0正常工作100s产生的热量是3.3×105J； （3）R2的电功率为4W； （4）通过计算可知他应将R1调大一些。 11. 我市有些学校配置了如图甲所示的3D打印笔。3D打印笔通过加热，挤出热熔的塑胶，然后在空气中迅速冷却，最后固化成稳定的形状，此打印笔有快慢两挡，其内部简化电路如图乙所示，将该3D打印笔单独接入装有如图丙所示电能表的家庭电路中正常工作。快挡打印4min，电能表指示灯闪烁16次，刚好将30g的塑胶从20℃加热到276℃。已知该3D打印笔慢挡打印功率为0.022kW，R1、R2用于发热的定值电阻，塑胶的比热容为2×103J/(kg·℃)。求： （1）3D打印笔快挡打印4min消耗多少焦耳的电能? （2）3D打印笔快挡打印4min，塑胶吸收的热量是多少? （3）R1的阻值是多少? 【解析】（1）3D打印笔快挡打印4min消耗的电能为 （2）3D打印笔快挡打印4min，塑胶吸收的热量是 （3）由图乙知，开关接1、2接线柱时，R1与R2串联，总电阻较大，电源电压不变，根据可知，电功率较小，是慢挡，开关接2、3接线柱时，R1被短路， 只有R2工作，电阻较小，电功率大，是快挡；快挡功率为 R2的电阻为 3D打印笔慢挡打印功率为0.022kW，即22W开关接1、2接线柱时，串联的总电阻为 R1的阻值为 答：（1）3D打印笔快挡打印4min消耗的电能为1.92×104J； （2）3D打印笔快挡打印4min，塑胶吸收的热量是1.536×104J； （3）R1的阻值为1595Ω。 12. 图甲为某品牌饮水机及其铭牌，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。 【解析】（1）由图乙可知，当开关S1闭合，开关S2接b时，电路中只有R2，由可知，饮水机处于加热状态，则R2的阻值为 当开关S1闭合，开关S2接a时，R1和R2串联，总电阻最大，由可知，饮水机处于保温状态，则此时电路的总电阻为 则电热丝R1的阻值为 （2）热水箱中的水由70℃加热到 100℃所吸收的热量为 （3）当饮水机处于保温挡工作时，由欧姆定律可得，电路中电流为 据串联电路的电流特点和可得，饮水机保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量为 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； （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。 13. 如图所示，图甲为某电饭锅的实物图、图乙为其电路原理图、图丙为电饭锅铭牌的主要参数，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1为总开关，S2为温控开关。该电饭锅可以通过S1、S2两个开关的断开与闭合实现加热、保温两个挡位的变化。将电饭锅接入电源电压为220V的电路中，求： 额定电压：220V 加热功率：880W 保温功率：80W （1）电饭锅在处于加热挡时的电流； （2）电饭锅处于保温挡时，持续工作10min，产生的热量是多少焦； （3）R1和R2的阻值。 【解析】（1）由图表格参数可知，电饭锅的加热挡功率P加=880W，由P=UI可知，电饭锅在处于加热挡时的电流 （2）电饭锅处于保温挡时，持续工作10min产生的热量 Q=W=P保t=80W×10×60s=4.8×104J （3）由图乙可知，当开关S1闭合，S2断开时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由P=U2/R可知，电路中的总功率最小，电饭锅处于保温挡；当开关S1、S2都闭合时，只有R1工作，电路中的总电阻最小，由P=U2/R可知，电路的总功率最大，电饭锅处于加热挡；R1的阻值 R1、R2的串联总电阻 根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值R2=R﹣R1=605Ω﹣55Ω=550Ω 答：（1）电饭锅在处于加热挡时的电流为4A； （2）电饭锅处于保温挡时，持续工作10min，产生的热量是4.8×104J； （3）R1和R2的阻值分别为55Ω、550Ω。 14.（2024·河南郑州·一模）图甲为小亮同学家的电中药壶，有高温和低温两个挡位，工作电路简化为图乙所示，其中S'为挡位开关，R1，R2为定值电阻，A、B为阻值忽略不计的指示灯。已知电中药壶额定电压为 220V，高温挡功率为 1210W，低温挡功率为100W。 （1）高温挡工作时是 灯亮（选填“A”或“B”）。 （2）求R2的阻值 ； （3）若电中药壶内装有 0.5L 的水用来熬中药，现用高温挡使水从20℃升高到100℃，加热效率为80%，则需要加热多少秒 ？[c水=4.2×103J/（kg·℃） 【答案】 A 444Ω 173.6s 【解析】由题意知，指示灯的阻值忽略，当开关S闭合，S′打至触点M时，电路为两电阻和指示灯B的串联的电路，此时电路中总电阻较大，根据P=U2/R可知，总功率较小，电中药壶处于低温挡；当开关S闭合，S′打至触点N时，电路为R1和指示灯A的串联电路，此时电路中总电阻较小，根据P=U2/R可知，总功率较大，电中药壶处于高温挡。 （1）当开关S闭合，S′打至触点N时，电路为R1和指示灯A的串联电路，电中药壶处于高温挡，此时A灯亮。 （2）高温挡的额定功率为2200W，根据P=U2/R可知，电阻R1的阻值为 低温挡功率为100W，根据P=U2/R可知，电路的总电阻为 R2的阻值 （3）0.5L的水质量为 从20℃升高到100℃，水吸收的热量 加热效率为80%，则消耗的电能为 高温挡功率为 1210W，则加热时间 15．（2024·广东·一模）小明家的电饭锅额定电压为220V，“煮饭”时额定功率为880W，简化电路如图所示，利用温控开关控制保温与煮饭的工作状态，发热电阻R1与R2的阻值不随温度变化，电阻R2在“保温”状态与“煮饭”状态的功率之比为1︰4，求： （1）当温度开关按下时电饭锅是处于“煮饭”还是“保温”状态？ （2）使用该电饭锅在额定电压下煮饭20分钟需要消耗多少电能？ （3）R1的阻值是多少？ 【解析】（1）当温控开关断开时，该电路为R1和R2的串联电路，总电阻最大，由P=U2/R可知，此时电功率最小，即为保温挡；当温控开关断开时，闭合时，该电路为只有R2的简单电路，总电阻最小，由P=U2/R可知，此时电功率最大，即为煮饭挡。 （2）已知煮饭挡的额定功率为P1=880W，则正常“煮饭”20分钟需要消耗电能 W=P1t=880W×20×60s=1.056×106J （3）煮饭挡的额定功率为P1=880W，由P=U2/R可知，电阻R2的阻值 答：（1）当温度开关按下时电饭锅是处于“煮饭”状态； （2）使用该电饭锅在额定电压下煮饭20分钟需要消耗电能1.056×106J； （3）R1的阻值是55Ω。 16. 图甲为某品牌饮水机及其铭牌，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。    【解析】（1）由图乙可知，当开关S1闭合，开关S2接b时，电路中只有R2，由P=U2/R可知，饮水机处于加热状态，则R2的阻值为 当开关S1闭合，开关S2接a时，R1和R2串联，总电阻最大，由P=U2/R可知，饮水机处于保温状态，则此时电路的总电阻为 则电热丝R1的阻值为 （2）根据可得，热水箱中的水由70℃加热到 100℃所吸收的热量为 （3）当饮水机处于保温挡工作时，由欧姆定律可得，电路中电流为 饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量为 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； （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。 17．如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点（103℃）时会自动断开，S2是一个自动温控开关，当温度低于约70℃时会自动闭合，温度高于80℃时会自动断开，红灯是加热状态时的指示灯，黄灯是保温状态时的指示灯，限流电阻R1＝R2＝500Ω，加热电阻丝R3＝50Ω，两灯电阻不计。 （1）根据电路分析，叙述电饭煲煮饭的全过程（包括加热和保温过程）。 （2）简要回答，如果不闭合开关S1，电饭煲能将饭煮熟吗？ （3）计算加热和保温两种状态下，电饭煲的消耗功率之比。 【解析】（1）电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯被短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80℃时，S2自动断开，S1仍闭合；水烧开后，温度升高到103℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态；由于散热，待温度降至70℃时，S2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态； （2）如果不闭合开关S1，则不能将饭煮熟，因为只能加热到80℃，达不到水的沸点，电饭煲不能将饭煮熟。 （3）加热时电饭煲消耗的电功率P1＝，保温时电饭煲消耗的电功率P2＝， 因为 ＝+， 所以两式中R并＝＝＝Ω， 因为两种情况下电源的电压相等， 所以 ＝＝＝。 答：（1）电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯被短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80℃时，S2自动断开，S1仍闭合；水烧开后，温度升高到103℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态；由于散热，待温度降至70℃时，S2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态。 （2）如果不闭合开关S1，只能加热到80℃，达不到水的沸点，电饭煲不能将饭煮熟。 （3）加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比为12：1。 18．如图为一电热饮水机的电路简图，其额定电压为220V，具有“加热”、“保温”两种功能，对应功率分别为400W和40W．则R2的组值为　 　Ω；用饮水机给2kg的水加热，使水温升高50℃，水吸收的热量　 　J．【c水＝4.2×103J/（kg•℃）】 【解析】（1）当开关S1、S2均闭合时，电路为R1的简单电路，电路的总电阻最小， 由P＝UI＝可知电路的总功率最大，饮水机处于加热挡， 则根据P＝可得R1的阻值：R1＝＝＝121Ω； 当开关S1闭合、S2断开时，R1、R2串联，功率最小，处于保温状态； 根据P＝可得总阻值：R＝＝＝1210Ω； 根据串联电路的总电阻等于各电阻之和可得：R2＝R﹣R1＝1210Ω﹣121Ω＝1089Ω； （2）水吸收的热量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×50℃＝4.2×105J。 故答案为：1089；4.2×105。 学科网（北京）股份有限公司 $$