2025年中考物理难点攻克 专题41 多挡位问题

专题41：多挡位问题 内容提要 难点1：多挡用电器 难点剖析 1、 多挡问题的本质：由于家庭电路中电源电压U=220V不变，由知，越大，越小，挡位越低；越小，越大，挡位越高。 2、两种挡位变换电路 电路图 低温挡 只闭合S，两电阻串联， 只闭合S，电路中只有R2， 高温挡 闭合S、S0，电路中只有R1， 闭合S、S1，两电阻并联， 即 典型例题 【例1】（2024•包头）许多汽车的后视镜配备了如图甲所示的加热装置，该装置有“低温”除雾和“高温”除霜功能，保持镜面清晰，确保驾驶安全。其内部电路如图乙所示，R1和R2为加热电阻。下列分析正确的是（　　） A．除雾状态，电路中只有R1工作 B．除霜状态，电路中只有R2工作 C．除雾状态，电路的总电流最大 D．除霜状态，电路的总功率最大 【答案】D 【解答】解：AC、由图乙可知，当开关S闭合，S1断开时，电路中只有电阻R2工作，当开关S、S1都闭合时，电阻R1和R2并联，总电阻变小，由I可知，此时电路中电流最大，由P可知，此时电路的总功率最大。 由P可知，当开关S闭合，S1断开时，电路为“低温”除雾功能；当开关S、S1都闭合时，电路为“高温”除霜功能。 故选：D。 【例2】（2025•连州市校级一模）如图所示是某养生壶的工作简化电路图，它有加热、保温两挡，加热挡额定功率为880W，R1、R2是电热丝（阻值不随温度的变化而变化），其中R2＝550Ω。当开关S接b点时，养生壶处于 　加热　 挡；养生壶加热挡正常工作时通过的电流为 　4　 A；养生壶保温挡正常工作100s消耗的电能为 　8000　 J。 【答案】加热；4；8000。 【解答】解：由图可知，当开关S接a时，电路中R1和R2串联，总电阻最大，电压不变，根据公式P可知，此时为保温挡；当开关S接b时，电路中只有R1，电压不变，根据公式P可知，此时为加热挡； 根据公式P＝UI得，养生壶加热挡正常工作时通过的电流为I加热4A； 根据公式P可得：R155Ω； 养生壶保温挡时，电路中R1和R2串联，养生壶保温挡正常工作100s消耗的电能为： W＝P保温tt100s＝8000J； 故答案为：加热；4；8000。 【例3】（2024•广州）某电热敷腰带如图甲所示，有高温、中温和低温三个挡位，图乙是内部简化电路图，R1、R2、R3为加热电阻，其中R1、R2的阻值均为1100Ω，通过旋转开关可以实现挡位切换。把电热敷腰带接入220V的家庭电路中， （1）旋转开关转至 　de　 （选填“ab”“bc”“cd”或“de”）时，电热敷腰带处于高温挡工作，理由是：　电路中的总电阻最小，总功率最大　 ； （2）电热敷腰带在高温挡工作时的总电流为0.25A，求通电10min消耗的电能； （3）旋转开关转至bc时，电热敷腰带的功率为22W，求电路的总电流； （4）旋转开关转至cd时，求电热敷腰带的功率。 【答案】（1）de；电路中的总电阻最小，总功率最大； （2）电热敷腰带在高温挡工作时的总电流为0.25A，通电10min消耗的电能为33000J； （3）旋转开关转至bc时，电热敷腰带的功率为22W，电路的总电流为0.1A； （4）旋转开关转至cd时，电热敷腰带的功率为44W。 【解答】解：（1）由图乙可知，当开关接ab时，电路开路， 当开关接bc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可知，电路中的总功率最小，电热敷腰带处于低温挡； 当开关接de时，R2、R3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，总功率最大，电热敷腰带处于高温挡； 当开关接cd时，只有R2工作，电热敷腰带处于中温挡； （2）电热敷腰带在高温挡工作时的总电流为0.25A，通电10min消耗的电能：W＝UIt＝220V×0.25A×10×60s＝33000J； （3）旋转开关转至bc时，电热敷腰带的功率为22W，由P＝UI可知，此时电路的总电流：I′0.1A； （4）旋转开关转至cd时，电热敷腰带的功率：P中44W。 答：（1）de；电路中的总电阻最小，总功率最大； （2）电热敷腰带在高温挡工作时的总电流为0.25A，通电10min消耗的电能为33000J； （3）旋转开关转至bc时，电热敷腰带的功率为22W，电路的总电流为0.1A； （4）旋转开关转至cd时，电热敷腰带的功率为44W。 【例4】（2024•呼和浩特）丹妮在姥姥家发现了一个多功能养生壶（如图甲）。该品牌养生壶的电路原理图，如图乙所示。其中R1、R2都为阻值不变的电阻丝，且R1＝R2，S1、S2为温度控制开关，该养生壶通过S1的通断和S2的接A或B，来实现高、中、低三个挡位的变化。求： （1）若让该养生壶在低温挡下工作，则S1须 　断　 （选填“通”或“断”），且S2须 　A　 （选填“接A”或“接B”或“不接”）； （2）该养生壶高温挡标有“220V，800W”，此挡下正常工作10分钟，计算养生壶让图丙电能表指示灯闪烁的次数和电阻R1的大小。 【答案】（1）断；A； （2）养生壶让图丙电能表指示灯闪烁的次数为160次；电阻R1的阻值为121Ω。 【解答】解：（1）由图乙可知，当开关S1断开，S2接A时，两电阻串联，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可知，电路中的总功率最小，养生壶处于低温挡； 当开关S1闭合，S2接B时，两电阻并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，总功率最大，养生壶处于高温挡； 当开关S1闭合，S2接A时，电路为R1的简单电路，养生壶处于中温挡； （2）养生壶高温挡正常工作10min消耗的电能：W＝P高t＝800W×10×60s＝4.8×105JkW•h， 图丙中1200imp/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1200次， 则养生壶工作10min，电能表指示灯闪烁的次数：nkW•h×1200imp/kW•h＝160次； 由P可知，养生壶高温挡工作时电路中的总电阻：R60.5Ω， 由于R1＝R2，根据并联电路的电阻特点可知，R60.5Ω， 所以R1＝121Ω。 答：（1）断；A； （2）养生壶让图丙电能表指示灯闪烁的次数为160次；电阻R1的阻值为121Ω。 难点2：电热综合计算 难点剖析 1、与热学的综合 （1）热传递吸热：Q吸＝cmΔt （2）电热器的加热效率：η 2、结合电能表相关计算 （1） 由电能表转数n和每消耗1kW· h电能的转数N，计算消耗的电能W，即 （2）根据消耗的电能W和时间t，计算用电器的功率P，即。 3、电功、电功率和电热的综合计算 （1）公式 物理量 纯电阻电路 非纯电阻电路 电功（电能） 电功率 电热 （2）关于铭牌 ①用电器铭牌或说明书，一般会给出额定电压、额定功率等条件，可总结计算得出额定电流 和额定状态下的电阻。 ②额定情况与实际情况的联系是电阻不变，可根据计算实际功率和实际电压。 典型例题 【例5】（2024•镇江）如图是某电热水壶内部电加热器原理电路，它有“加热”和“保温”两挡，开关S断开时，电水壶处于 　保温　 挡。已知该电热水壶处于“加热”挡，通电0.1h可使标有1200imp/（kW•h）的电能表指示灯闪烁120次，则消耗的电能为 　0.1　 kW•h，电热水壶“保温”挡功率为100W，则R2＝　435.6　 Ω。 【答案】保温；0.1；435.6。 【解答】解：开关S断开时，两个电阻串联，电路的总电阻最大，由P可知总功率最小，处于保温挡；S闭合时，只有R1的简单电路，电路的总电阻最小，由P可知此时总功率最大，处于高温挡； 消耗的电能：WkW•h＝0.1kW•h， 高温挡的功率：P高1kW＝1000W， R1的阻值：R148.4Ω， 保温挡时总电阻：R484Ω， R2的阻值：R2＝R﹣R1＝484Ω﹣48.4Ω＝435.6Ω。 故答案为：保温；0.1；435.6。 【例6】（2024•西宁）如图甲所示为某品牌电热水壶的简化电路，有加热和保温两挡，R1和R2均为阻值不变的发热电阻丝。某次将质量为2kg、初温为20℃的水加热了4min，电热水壶的加热效率为87.5%，电功率与时间的关系图像如图乙所示[水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。下列说法正确的是（　　） A．当开关S接2时，电热水壶处于加热状态 B．R2的阻值为110Ω C．加热4min后，水的末温为70℃ D．水吸收的热量为4.2×104J 【答案】C 【解答】解：A、由右图知，加热功率为P1＝2000W，保温功率为P2＝440W， 当开关S接1时，为R1的简单电路；当开关S接2时，两电阻串联，由串联电路总电阻大于其中任一分电阻，根据P可知，S接2时总功率最小，此时为保温挡，则S接1时为加热挡，故A错误； B、P可得，加热状态时电路中的电阻：R124.2Ω； 保温时电路的总电阻为：R串联110Ω； 由串联电阻的规律可得R2的阻值：R2＝R串联﹣R1＝110Ω﹣24.2Ω＝85.8Ω，故B错误； CD、由P可得，电热水壶消耗的电能：W＝P1t＝2000W×4×60s＝4.8×105J， 由η可得，水需要吸收的热量：Q＝ηW＝87.5%×4.8×105J＝4.2×105J， 由Q＝cmΔt可得，4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（t末﹣20℃）＝4.2×105J， 解得t末＝70℃，故D错误，C正确。 故选：C。 【例7】（2025•白银模拟）如图甲所示，这是一款利用高温水蒸气熨烫衣服的家用便携式挂烫机，它的正常工作电压为220V，有高温、低温两个加热挡位，其内部简化电路如图乙所示，部分参数如表所示。当双触点开关S接触1和2时，挂烫机为关机状态。R1和R2是两个阻值不变的电热丝。 （1）当开关接触3和4时，挂烫机处于 　高温　 （选填“高温”或“低温”）挡。 （2）求挂烫机使用低温挡正常工作时的电流。 （3）求电热丝R1、R2的阻值。 （4）若某次使用时，用高温挡正常工作，将0.22kg的水从20℃加热到100℃，共用时80s，则此次加热过程中，该挂烫机的加热效率是多少？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 额定电压 220V 低温挡功率 440W 高温挡功率 1100W 【答案】（1）高温； （2）挂烫机使用低温挡正常工作时的电流为2A； （3）电热丝R1、R2的阻值分别为66Ω、44Ω； （4）该挂烫机的加热效率是84%。 【解答】解：（1）由图乙可知，当开关旋至2和3时，R1、R2串联，根据串联电路的特点可知，此时电路的总电阻最大，由P可知，电路的总功率最小，挂烫机处于低温挡； 当开关旋至3和4时，R1被短路，此时电路为R2的简单电路，电路的总电阻最小，总功率最大，挂烫机处于高温挡； （2）与表格参数可知，挂烫机使用低温挡的功率P低＝440W， 由P＝UI可知，挂烫机使用低温挡正常工作时的电流：I低2A； （3）与表格参数可知，挂烫机使用高温挡的功率P高＝1100W， 由P可知，R2的阻值：R244Ω； R1、R2的串联总电阻：R110Ω， 根据串联电路的特点可知，R1的阻值：R1＝R﹣R2＝110Ω﹣44Ω＝66Ω； （4）水吸收的热量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.22kg×（100℃﹣20℃）＝7.392×104J， 挂烫机消耗的电能：W＝P高t＝1100W×80s＝8.8×104J， 挂烫机的加热效率为：η100%100%＝84%。 答：（1）高温； （2）挂烫机使用低温挡正常工作时的电流为2A； （3）电热丝R1、R2的阻值分别为66Ω、44Ω； （4）该挂烫机的加热效率是84%。 学科网（北京）股份有限公司 $$