内容正文:
114 广西物理(RJ)
16 多挡位家用电器相关判断及计算
基础巩固
!"#$EPQR&/K8S:
1.某型号的电饭锅有加热和保温两挡,其原理如
图所示,以下说法正确的是 (C )
A.开关S断开时,为电阻R2的简单电路
B.开关S断开时,电阻R1与R2并联
C.开关S闭合时为加热状态
D.开关S闭合时为保温状态
第1题图 第2题图
2.如图所示为某电烤箱的内部简化电路,R1和
R2均为电热丝,正常工作时,电烤箱有高温与
低温两个挡位。当开关S1闭合、S2断开时,电
烤箱处于 低温 (选填“高温”或“低温”)挡;
某些物质在很低的温度时,电阻就变成了0,这
就是超导现象,此电烤箱的电阻丝 不能
(选填“能”或“不能”)采用超导材料。
3.一个能吹冷风和热风的电吹风机的简化电路
图如图所示。图中 A是吹风机,B是电热丝。
若只闭合开关S1,吹出的是 冷风 ;若开关
S1和S2都闭合,吹出的是 热风 。(均选
填“冷风”或“热风”)
第3题图 第4题图
4.某家用电热毯有“高”和“低”两个挡位,其简
化电路如图所示,R1、R2是电热丝,R1=880Ω,
R2=220Ω。开关S接“1”时,电热毯为 高
挡位,开关S接“2”时,通电1min电热毯产生
的热量为 2640 J。
5.已知电热丝R1=88Ω,R2=110Ω,将某加热器
接入220V的家庭电路中,断开S1,S2接a时,
加热器处于 低温 挡;断开 S1,S2接 b时,
加热器处于 中温 挡;当S1闭合,S2拨到b
时,加热器处于 高温 挡。(均选填“低温”
“中温”或“高温”)
!")$EPQR&/K8LM
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 5V,R1=10Ω。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
1.5A,求:
(1)低温挡时电路中的电流;
(2)R2的阻值;
(3)高温挡的功率。
解:(1)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=
U
R1
=5V
10Ω
=0.5A
(2分)……………………………………
(2)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1.5A,
故
R1×R2
R1+R2
=U
I高
,即
5V
1.5A
=
10Ω×R2
10Ω+R2
,
解得R2=5Ω (2分)…………………………
(3)高温挡的功率
P高=UI高=5V×1.5A=7.5W (2分)……
九全·第十八章 115
7.如图所示是某种电热器工作的部分电路图,电
源电压U=220V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440W。求:
(1)R2的电阻值;
(2)电热器处于高温挡时的总功率;
(3)若在高温挡下工作7min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2kg、40℃的水的温度升高多少℃?[水的
比热容c=4.2×103J/(kg·℃)]
解:(1)由电路图可知,开关 S接触 b、c两个
触点时,总电阻大,由P=
U2
R
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=
U2
P低
=(220V)
2
440W
=110Ω (2分)…………
因为R1=2R2,所以R2的电阻值
R2=
1
2
R1=
1
2
×110Ω=55Ω (1分)…………
(2)R2的电功率
P2=
U2
R2
=(220V)
2
55Ω
=880W (2分)…………
高温挡时的总功率
P高=P低+P2=440W+880W=1320W
(1分)
……
……………………………………
(3)高温挡下工作7min产生的热量
Q=W=P
高
t=1320W×7×60s=5.544×105J
(1分)……………………………………
若产生的热量全部被水吸收,则水吸收的热量
Q吸=Q=5.544×10
5J,
根据Q吸=cmΔt可知,水升高的温度
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
的图像如图丙所示,求:
(1)电饭锅的最大电功率;
(2)电热丝R2的阻值;
(3)30min内电饭锅产生的热量。
甲 乙 丙
解:(1)由图丙可知,电路中最大电流为3A,
根据 P=UI可知,最大电功率 Pmax=UI=
220V×3A=660W (2分)…………………
(2)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=2A;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=3A,则通过R2的电
流I2=I-I1=3A-2A=1A (1分)…………
由欧姆定律可知,R2的阻值
R2=
U
I2
=220V
1A
=220Ω (2分)………………
(3)根据图丙可知,电流为3A时工作的时间为
15min,电流为2A时工作的时间为15min,则
30min内电饭锅产生的热量
Q=W=W1+W2=UIt1+UI1t2=220V×3A×15×
60s+220V×2A×15×60s=9.9×105J
(2分)
……
……………………………………
116 广西物理(RJ)
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;
(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。
甲 乙 丙
解:(1)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=
n
N
=10
600
kW·h=6×104J (2分)………………………………………
(2)该电热丝工作时的功率P=
W
t
=6
×104J
60s
=1000W (1分)……………………………………
则炉腔内电热丝的电阻R=
U2
P
=(220V)
2
1000W
=48.4Ω (2分)………………………………………
(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P′=
4
9
P,则有
R总
R
=
U2
P′
U2
P
=P
P′
=9
4
(2分)………………………………………………………
则炉腔内的电热丝阻值为R1=R总-R=
5
4
R>R,
由于备用电热丝的阻值不能达到
5
4
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=1000W,因此改装后该方案只能
作为高温挡,由题意知P″=
9
4
P,又因为此时P″=P+P1,
故有P1=
5
4
P,由
R1′
R
=
U2
P1
U2
P
=4
5
(2分)…………………………………………………………………
31
R2的电功率P2=
U2
R2大
=(15V)
2
30Ω
=7.5W (2分)……………
则整个电路消耗的最小功率
P=P1+P2=15W+7.5W=22.5W (2分)…………………
8.解:(1)由 P=UI可知,小灯泡正常发光时的电流 IL=
PL
UL
=
3W
6V
=0.5A (2分)…………………………………………
(2)当S、S1、S2都闭合时,L被短路,R和 R0并联,电流表测
干路的电流;
滑动变阻器的滑片滑到 b端时,其接入电路的阻值最大为
R=20Ω,
此时电路总电阻
R并=
R×R0
R+R0
=20Ω
×8Ω
20Ω+8Ω
=40
7Ω
(1分)………………………
已知电流表示数为 1.4A,即干路电流 I=1.4A,由 I=
U
R
可知,
电源电压U=IR并=1.4A×
40
7Ω
=8V (1分)………………
(3)当S闭合,S1、S2断开时,L和R串联,电流表测电路中的
电流;
已知IL=0.5A,结合题意可知,
在保证电路安全的前提下,电路中的最大电流
I大=IL=0.5A (1分)…………………………………………
则电路消耗的总功率的最大值
P大=I大 U=0.5A×8V=4W (1分)………………………
由I=
U
R
可知,小灯泡的电阻
RL=
UL
IL
=6V
0.5A
=12Ω
滑动变阻器的滑片滑到 b端时,其接入电路的阻值最大,此
时电路消耗的功率最小值为
P小=
U2
RL+R
= (8V)
2
12Ω+20Ω
=2W (1分)………………………
即电路消耗总功率的范围为2~4W (1分)………………
小专题培优16 多挡位家用
电器相关判断及计算
1.C
2.低温 不能
3.冷风 热风
4.高 2640
5.低温 中温 高温
6.解:(1)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 =
U
R1
=
5V
10Ω
=0.5A (2分)…………………………………………
(2)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1.5A,
故
R1×R2
R1+R2
=U
I高
,即
5V
1.5A
=
10Ω×R2
10Ω+R2
,
解得R2=5Ω (2分)…………………………………………
(3)高温挡的功率
P高=UI高=5V×1.5A=7.5W (2分)………………………
7.解:(1)由电路图可知,开关 S接触 b、c两个触点时,总电阻
大,由P=
U2
R
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的阻值
R1=
U2
P低
=(220V)
2
440W
=110Ω (2分)…………………………
因为R1=2R2,所以R2的电阻值
R2=
1
2
R1=
1
2
×110Ω=55Ω (1分)…………………………
(2)R2的电功率
P2=
U2
R2
=(220V)
2
55Ω
=880W (2分)…………………………
高温挡时的总功率
P高=P低+P2=440W+880W=1320W (1分)……………
(3)高温挡下工作7min产生的热量
Q=W=P
高
t=1320W×7×60s=5.544×105J (1分)…………
若产生的热量全部被水吸收,则水吸收的热量
Q吸=Q=5.544×10
5J,
根据Q吸=cmΔt可知,水升高的温度
Δt=
Q吸
cm
= 5.544
×105J
4.2×103J/(kg·℃)×2kg
=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)……………………………
8.解:(1)由图丙可知,电路中最大电流为3A,根据P=UI可知,
最大电功率Pmax=UI=220V×3A=660W (2分)…………
(2)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,据图丙可知I1=2A;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=3A,则通过R2
的电流I2=I-I1=3A-2A=1A (1分)……………………
由欧姆定律可知,R2的阻值
R2=
U
I2
=220V
1A
=220Ω (2分)………………………………
(3)根据图丙可知,电流为3A时工作的时间为15min,电流为
2A时工作的时间为15min,则30min内电饭锅产生的热量
Q=W=W1+W2=UIt1+UI1t2=220V×3A×15×60s+220V×2A×
15×60s=9.9×105J (2分)…………………………………
9.解:(1)从电能表的参数和工作情况可知,1min内闪烁 10
次,电热丝产生的电热
Q=W=
n
N
=10
600
kW·h=6×104J (2分)……………………
(2)该电热丝工作时的功率P=
W
t
=6
×104J
60s
=1000W
(1分)
……
……………………………………………………
则炉腔内电热丝的电阻R=
U2
P
=(220V)
2
1000W
=48.4Ω
(2分)
………
……………………………………………………
(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P′=
4
9
P,则有
R总
R
=
U2
P′
U2
P
=P
P′
=9
4
(2分)…………
则炉腔内的电热丝阻值为R1=R总-R=
5
4
R>R,
由于备用电热丝的阻值不能达到
5
4
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=1000W,因此改装后该方案只能作为高温挡,
由题意知P″=
9
4
P,又因为此时P″=P+P1,
故有P1=
5
4
P,由
R1′
R
=
U2
P1
U2
P
=4
5
(2分)………………………
需要并联入炉腔的电热丝R1′=
4
5
R<R,
将备用电热丝剪短为原长度的
4
5
即可实现,该方案可行
(1分)
…
……………………………………………………
小专题培优17 电热综合相关计算
1.7.56×106 1×107 75.6%
2.1.8×105 14400 45
3.2 52.5 1280
4.5.04×105 1500 93.3%
5.1.44×106 4.8 0.036
6.12.1 41
7.4.8×105 80%
8.解:(1)根据题意可知,标准煤完全燃烧放出的热量
Q放=8.7×10
6J,
由Q放=mq可知,标准煤的质量
m煤=
Q放
q
= 8.7
×106J
2.9×107J/kg
=0.3kg (2分)……………………
(2)根据题意可知,水吸收的热量 Q吸=8.7×10
6J,由 Q吸=
c水 m水 t-t0( ) 可知,
水的质量m水=
Q吸
c水(t-t0)
= 8.7
×106J
4.2×103J/(kg·℃)×(100℃-20℃)
≈25.9kg (2分)………………………………………………
(3)消耗的电能
W=8.7×106J=
8.7×106
3.6×106
kW·h≈2.4kW·h (2分)………
9.解:(1)由P=UI可知,电热饭盒中温挡加热时,
电路中的电流I中=
P中
U
=484W
220V
=2.2A (2分)……………
(2)由图乙可知,当断开 S1、S2接 b时,R1和 R2串联,根据
P=
U2
R
可知总功率最小,是低温挡;同理当闭合 S1、S2接 a
时,R1和R2并联,此时为高温挡;当S1闭合、S2接b时,只有
R1工作,是中温挡 (1分)……………………………………
根据P=
U2
R
可知,中温挡时的电阻
R1=
U2
P中
=(220V)
2
484W
=100Ω (1分)…………………………
低温挡时的总电阻R低=
U2
P低
=(220V)
2
242W
=200Ω (1分)……
即R1和R2串联后的总电阻R低=R1+R2=200Ω,
所以R2的电阻R2=200Ω-100Ω=100Ω,
高温挡时的电阻R高=
R1R2
R1+R2
=100Ω
×100Ω
100Ω+100Ω
=50Ω,
高温挡的电功率P高=
U2
R高
=(220V)
2
50Ω
=968W (2分)……
(3)质量为0.5kg的冷粥从10℃加热到60℃吸收的热量
Q吸=c粥 m粥 Δt=3.84×10
3J/(kg·℃)×0.5kg×(60℃-
10℃)=9.6×104J (2分)……………………………………
电热饭盒的实际电功率P实=
W实
t
=
Q吸
t
=9.6
×104J
2×60s
=800W,
根据P=
U2
R
可得,午间用电高峰期电路中的实际电压
U实= P实 R槡 高 = 800W×50槡 Ω=200V (2分)……………
10.解:(1)由P=UI可得电动机正常工作时的电流
I=
P
U
=10
×1000W
500V
=20A (2分)…………………………
(2)充满电可储存50kW·h的电能,电动机效率为 90%,
则最多输出的机械能
W机=η1W电=90%×50×3.6×10
6J=1.62×108J (2分)………
(3)若上述机械能用效率为 25%的新型燃油汽车提供,根
据η=
W机
Q放
×100%可得,新型燃油完全燃烧放出的热量
Q放=
W机
η2
=1.62
×108J
25%
=6.48×108J (2分)………………
根据Q放=mq可得,需要消耗新型燃油的质量
m燃油=
Q放
q
=6.48
×108J
5×107J/kg
=12.96kg (2分)…………………
11.解:(1)由图乙知,开关S接1时,两电阻串联;由P=UI=
U2
R
可得,开关S接1时,电路的功率最小,电饼锅为低温挡,同
理开关S接2时为高温挡,
已知高温挡电功率为2200W,故R1的阻值
R1=
U2
P高
=(220V)
2
2200W
=22Ω (2分)…………………………
(2)由题意可得R2的阻值
R2=1.5R1=1.5×22Ω=33Ω,
低温挡时电路的总电阻R=R1+R2=22Ω+33Ω=55Ω
(1分)
…
……………………………………………………
电饼锅低温挡的功率
P低=
U2
R
=(220V)
2
55Ω
=880W (2分)………………………
(3)根据题意可知,200g面饼温度升高80℃,吸收的热量
Q吸=cmΔt=3.3×10
3J/(kg·℃)×200×10-3kg×80℃=
52800J (1分)……………………………………………
高温挡工作0.5min消耗的电能
W=P高 t=2200W×0.5×60s=66000J (1分)…………
电饼锅高温挡的加热效率
η=
Q吸
W
×100%=
52800J
66000J
×100%=80% (1分)……………
第十八章 复习与提高
思维导图构建体系
①做功 ②3.6×106 ③
U2t
R
④电流做功快慢 ⑤所用时间
⑥106 ⑦
U2
R
⑧< ⑨= ⑩> 瑏瑡电 瑏瑢内 瑏瑣二次方
广西中考对点攻克
1.B
2.能 5.76×104
3.2 0.7 24
4.C
5.A
6.A
7.加热 3.3×105
8.(1)b 断路 (2)1.2 6.25 1 (3)增大 (4)选电压表,
理由是:待测物体温度越高,电压表示数越大(或选电流表,
理由是:待测物体温度越高,电流表示数越小)
9.B 10.B
11.C 12.C
13.A
参考答案 参考答案 参考答案