第18章 电功率 小专题培优16 多挡位家用电器相关判断及计算（分层作业本）-【众相原创】2025-2026学年新教材九年级全一册物理分层练同步课件(人教版2024 广西专版)

物 理 2025秋广西 1 小专题培优16　多挡位家用电器相关判断及计算 基础巩固 类型一　多挡位用电器相关判断 1. 某型号的电饭锅有加热和保温两挡，其原理如图所示，以下说法正确的 是(　C　) A. 开关S断开时，为电阻R2的简单电路 B. 开关S断开时，电阻R1与R2并联 C. 开关S闭合时为加热状态 D. 开关S闭合时为保温状态 C 2. 如图所示为某电烤箱的内部简化电路，R1和R2均为电热丝，正常工作 时，电烤箱有高温与低温两个挡位。当开关S1闭合、S2断开时，电烤箱处 于 (选填“高温”或“低温”)挡；某些物质在很低的温度时，电 阻就变成了0，这就是超导现象，此电烤箱的电阻丝 (选填“能” 或“不能”)采用超导材料。 低温　 不能　 3. 一个能吹冷风和热风的电吹风机的简化电路图如图所示。图中A是吹风 机，B是电热丝。若只闭合开关S1，吹出的是 ；若开关S1和S2都 闭合，吹出的是 。(均选填“冷风”或“热风”) 冷风　 热风　 4. 某家用电热毯有“高”和“低”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、 R2是电热丝，R1＝880 Ω，R2＝220 Ω。开关S接“1”时，电热毯为 ⁠ 挡位，开关S接“2”时，通电1 min电热毯产生的热量为 J。 高　 2 640　 5. 已知电热丝R1＝88 Ω，R2＝110 Ω，将某加热器接入220 V的家庭电路 中，断开S1，S2接a时，加热器处于 挡；断开S1，S2接b时，加热 器处于 挡；当S1闭合，S2拨到b时，加热器处于 挡。(均 选填“低温”“中温”或“高温”) 低温　 中温　 高温　 类型二　多挡位用电器相关计算 6. 如图甲是一款3D绘画笔，塑料丝被加热熔化后从笔头挤出，最终凝固 成模型。此绘画笔有高、低温两个挡位，内部简化电路如图乙所示，电源 电压为5 V，R1＝10 Ω。当开关S闭合、S1断开时，处于低温挡；当开关 S、S1都闭合时，处于高温挡，此时电路中的总电流为1.5 A，求： (1)低温挡时电路中的电流； 解：由题意可知当S、S1闭合时，电路处于高温挡；当S闭合、S1断开 时，电路处于低温挡，故低温挡的电流I低＝＝＝0.5 A………(2分) (2)R2的阻值； 解：根据题意，当开关S、S1都闭合时，电路处于高温挡，此时电路中 的总电流为1.5 A，故＝，即＝， 解得R2＝5 Ω………………………………………………………………(2分) (3)高温挡的功率。 解：高温挡的功率P高＝UI高＝5 V×1.5 A＝7.5 W………………(2分) 7. 如图所示是某种电热器工作的部分电路图，电源电压U＝220 V不变，两根电热丝的电阻关系为R1＝2R2，通过旋转扇形开关S，接触不同触点，实现高、低两个挡位的转换，低温挡时的发热功率为440 W。求： (1)R2的电阻值； 解：由电路图可知，开关S接触b、c两个触点时，总电阻大，由P＝可知，电热器处于低温挡；同理，开关S接触c、d两个触点时电热器处于高温挡，则R1的电阻值R1＝＝＝110 Ω………………………(2分) 因为R1＝2R2，所以R2的电阻值R2＝R1＝×110 Ω＝55 Ω…………(1分) (2)电热器处于高温挡时的总功率； 解：R2的电功率P2＝＝＝880 W…………………………(2分) 高温挡时的总功率 P高＝P低＋P2＝440 W＋880 W＝1 320 W……………………………(1分) 解：(3)高温挡下工作7 min产生的热量Q＝W＝P高t＝ 1 320 W×7×60 s＝5.544×105 J………………………………(1分) 若产生的热量全部被水吸收，则水吸收的热量Q吸＝Q＝ 5.544×105 J，根据Q吸＝cmΔt可知，水升高的温度 Δt＝＝＝66 ℃…………………………(2分) 理论上水的末温为40 ℃＋66 ℃＝106 ℃；因为在标准大气压下水的沸点是100 ℃，所以水升高的温度Δt'＝100 ℃－40 ℃＝60 ℃……………(1分) (3)若在高温挡下工作7 min产生的热量全部被水吸收，在一个标准大气压 下这些热量能够让2 kg、40 ℃的水的温度升高多少℃？[水的比热容c＝ 4.2×103 J/(kg·℃)] 8. 如图甲所示的新型电饭锅，其简化电路如图乙所示。R1和R2均为电热 丝，S1是自动控制开关。把电饭锅接入220 V的电路中，在电饭锅工作的 30 min内，电路中总电流随时间变化的图像如图丙所示，求： (1)电饭锅的最大电功率； 解：由图丙可知，电路中最大电流为3 A，根据P＝UI可知，最大电功 率Pmax＝UI＝220 V×3 A＝660 W……………………………………(2分) (2)电热丝R2的阻值； 解：由图乙可知，当只闭合开关S时，此时电路中电阻最大，电流最 小，此时I1＝2 A；当开关S、S1都闭合时，R1、R2并联，此时电路中电流 最大，根据图丙可知I＝3 A，则通过R2的电流 I2＝I－I1＝3 A－2 A＝1 A………………………………………………(1分) 由欧姆定律可知，R2的阻值R2＝＝＝220 Ω……………………(2分) (3)30 min内电饭锅产生的热量。 解：根据图丙可知，电流为3 A时工作的时间为15 min，电流为2 A时工 作的时间为15 min，则30 min内电饭锅产生的热量 Q＝W＝W1＋W2＝UIt1＋UI1t2＝220 V×3 A×15×60 s＋220 V×2 A× 15×60 s＝9.9×105 J………………………………………………(2分) 9. “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R，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220 V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； 解：从电能表的参数和工作情况可知，1分钟内闪烁10次， 电热丝产生的电热Q＝W＝＝ kW·h＝6×104 J…………………(2分) (2)炉腔内电热丝的电阻R的大小； 解：该电热丝工作时的功率P＝＝＝1 000 W……………(1分) 则炉腔内电热丝的电阻R＝＝＝48.4 Ω……………………(2分) (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：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＝1 000 W， 因此改装后该方案只能作为低温挡， 由题意知P'＝P，则有＝＝＝…………………………………(2分) 则炉腔内的电热丝阻值为R1＝R总－R＝R＞R， 由于备用电热丝的阻值不能达到R，故该方案舍去…………………(1分) 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＝1 000 W， 因此改装后该方案只能作为高温挡，由题意知P″＝P，又因为此时 P″＝P＋P1，故有P1＝P，由＝＝………………………………(2分) 需要并联入炉腔的电热丝R1'＝R＜R，将备用电热丝剪短为原长度的即 可实现，该方案可行……………………………………………………(1分) 20 $$