第十五章 升阶训练专题十一 多挡位电热综合计算-【优+学案】2025-2026学年新教材九年级上册物理课时通(沪粤版2024)

升阶训练专题十一 多挡位电热综合计算（答案P17) 智能讲 ·通专题 1IIIIl111IIIIlII/IIIILIL 第(2)阶串联型多挡位 3.新素材如图甲为某电饭锅，其铭牌上的能效 第①阶并联型多挡位 等级为三级（三级能效的电热转化效率范围为 1.如图甲所示是某款电热水龙头，图乙是它的电 81%≤7<86%).图乙是该电饭锅的简化电路 路原理图.R1、R2是电热丝，R1=242,R2= 原理图，R1和R2是阻值不变的加热电阻， 48Ω.通过旋转手柄使扇形开关S同时接触两 R1=48.42,S为温控开关，1、2是开关连接的 个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡的切换. 触点.某次将电饭锅接入220V的电路中，其他 当开关S接触2、3触点时，水龙头放出的是 用电器全部关掉，在加热状态下，将温度为 水.不考虑温度对电热丝阻值的影响， 20℃、质量为2kg的水加热到100℃，电饭锅 水龙头在热水挡位正常工作时电路消耗的功 正常工作用时1000s,然后开关S自动切换到 率是 W. 保温状态，在保温状态下，电能表（如图丙所 示)的转盘在1min内转动了5r.c水=4.2× 220 103J/(kg·℃)，求： kW.h 甲 6860G 2.如图甲所示为某电烤箱的内部简化电路，S 为自动控制开关，R1和R2均为电热丝，图乙 220Y 220V1020)A50H 3000W·h) 是电烤箱正常工作时电流随时间变化的图 甲 丙 像.求： (1)电饭锅的保温功率， ∥A (2)加热电阻R2的阻值大小 10 (3)判断该电饭锅的热效率值是否达到三级 220V 能效 051015 t/min 甲 (1)低温挡工作时的功率， (2)电热丝R2的阻值， (3)15min内R,消耗的电能. 116 优+学案·课时通△ 4.(鸡西中考)一款小型电火锅 第3)阶混合型多挡位 如图甲所示，通过挡位开关实 5.如图甲所示，电火锅可以通过控制开关实现 现高、中、低三挡控温功能；图 高、中、低三挡加热，电路图如图乙所示，R1、 乙是它的简化电路图，R1、R2、 甲 R2是电热丝，当S1断开，S2接a时，电火锅为 R3均为加热电阻（阻值保持不变）.已知R1的 挡；当S1闭合，S2接b时，电火锅为 阻值为176Ω，电火锅的部分参数如下表所 挡；当只有 (选填“R,”或 示.求： “R2”)接入电路时，电火锅为 挡. (1)R2的阻值是多少？ S.a (2)电火锅在低温挡工作时的功率是多少？ B (3)某次使用时，在标准大气压下，用中温挡将 保险 R2 装置 1kg水从20℃加热到沸腾，用时14min,不计 220 Vo- 热量损失，该电火锅中温挡的实际功率是多 乙 少？[c水=4.2X103J/(kg·℃)] 6.(呼和浩特中考)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 中 额定电压 220V 低1 理图如图乙所示.其中R1、R,都为阻值不变 高 低温挡功率 的电阻丝，且R1=R2,S1、S2为温度控制开 中温挡功率 440W 220V 关，该养生壶通过S1的通断和S2的接A或 高温挡功率 1100W B,来实现高、中、低三个挡位的变化.求： kW·h 22065 电子式单相电能表 R 220V10(20)A50Hz 8220 Vo 1200imp/kW·h) 甲 乙 丙 (1)若让该养生壶在低温挡下工作，则S,须 (选填“闭合”或“断开”)，且S2须 (选填“接A”“接B”或“不接”) (2)该养生壶高温挡标有“220V800W”,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R,的大小. △九年级·上册·物理.HY 117 7.（威海中考)小明家有一款多功能厨房神器，它 第④阶滑动变阻器型多挡位 的内部结构主要由两个电热丝和一个电动机 8.(大庆中考)某品牌饮水机，其铭牌如图甲所 构成，通过旋转开关可实现常温搅拌、高温翻 示，图乙为其内部简化电路图，该饮水机有加 炒、低温慢炖、高温蒸煮（电动机可实现搅拌、 热和保温两个挡位.R1、R2均为电热丝，当热 翻炒功能).参数如表所示，内部电路简图如图 水箱中水温降至70℃时通过自动开关S2切 所示.已知R2的阻值为66Ω. 换到加热挡，当温度达到100℃时自动切换到 部分参数 保温挡，饮水机始终在额定电压下工作，已知 功能 额定功率P/W c水=4.2×103J/(kg·℃).求： 常温搅拌 100 水桶容量：20L 高温翻炒 2300 热水箱水量：1kg 额定电压：220V 低温慢炖 加热功率P2:1100W 高温蒸煮 保温功率P1:100W 甲 请回答下列问题： 火线S保险丝 M (1)画出该机器高温翻炒功能的等效电路图， 零线o 并求出R1的阻值， (2)小明早晨想利用该机器的低温慢炖功能将 乙 质量为400g、初温为20℃的牛奶加热到 (1)电热丝R1的阻值. 55℃，他把加热时间设置为1min,请通过计 (2)热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸 算说明这种设置是否合理？[不计热量损失， 收的热量 c牛奶=2.5×103J/(kg·℃)] (3)饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝 R,产生的热量 118 优+学案·课时通△(2)解：白炽灯的功率P1=60W=0.06kW,节能灯 的功率P2=11W=0.011kW, 该电饭锅的热效率？= 0×100%-672X0× 1×10°J 工作时间t=6000h. 100%=67.2%. ①白炽灯工作6000h的情况： 根据题意可知，三级能效的电热转化效率范围为 消耗的电能W1=P1t=0.06kW×6000h=360kW·h. 81%≤7<86%，故该电饭锅的热效率值达不到三级 所需的电费360kW·h×0.5元/(kW·h)= 能效. 180元. 4.解：(1)由题中表格可知，高温挡的功率为1100W， 6000h 工作6000h需要的白炽灯数n=1500h/只 =4. 由题图乙可知，当高温挡时，只R3连人电路，电源电 压为220V,由P= U 总费用为180十2.5×4=190（元）. R得，R,的电阻值R一P ②节能灯工作6000h的情况： (220V)2 消耗的电能W2=P2t=0.011kWX6000h= 66kW·h. 1100w=442. 由题中表格可知，中温挡的功率为440W,由题图乙 所需的电费66kW·h×0.5元/(kW·h)=33元 可知，中温挡时，R2和R3串联接人电路，电源电压 6000h 工作6000h需要的节能灯数n=6000h/只=1. 为20V,根据电功率推导式P- U2 总费用为33+22×1=55（元）. =R得，P=R中 55<190,故使用节能灯在经济上更有优势， U (220V)2 R2+R3R2+442 =440W. 升阶训练专题十一多挡位电热 解得R2=662,即R2的阻值是662. 综合计算 (2)低温挡时，R1、R3串联，电火锅在低温挡工作时 1.温3025 U (220V 2.解：(1)由题图知，闭合开关S,电路为R1的简单电 的功率P:一RR,十R,76n十4n20W 路，电路中的电阻较大，此时处于低温挡；当S和S (3)水吸收的热量Q水吸=c水m水(t一to)=4.2× 闭合时，两个电阻并联，电路中的总电阻较小，此时 103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36× 处于高温挡.由P=UI可知，低温挡时，通过电路的 105J. 电流较小，由图乙可知，低温挡时的电流是6A,低 不计热损失，电火锅在中温挡时，消耗的电能W= 温挡工作时的功率P低=UI低=220V×6A= Q水暇=3.36×105J. 1320W. W (2)由题图乙知，低温挡时电路为R,的简单电路，低 该电火锅中温挡的实际功率P中实= t 温挡时的电流是6A,通过R,的电流是6A,高温 挡时的总电流是10A,高温挡时两个电阻并联，通 3.36×105J-400W. 14×60s 过R2的电流I2=I一I1=10A一6A=4A,电热丝 5.低高R2中 U_220V R2的阻值R,=i2=4A =552. 6.(1)断开接A (2)解：在高温挡下正常工作10分钟，消耗的电能 (3)15min内R1消耗的电能W1=UUI,t=220V× W=Pt=800W×10×60s=4.8×105J= 6A×15×60s=1.188×105J=0.33kW·h. 4.8×10 3.解：(1)在保温状态下，电能表的转盘在1min内转 3.6×106 kw·h=5kw·h 动了5r,电饭锅消耗的电能W= 则电能表闪烁的次数 5r 3000r/(kw·h)-600kW·h=6000J, n=i5kW·h×1200imp/(kw.h)=160. 2 保温功率P=W_6000J=100W t1×60s 高温挡时两电阻并联，两电阻阻值相等，由P= R (2)根据串联电路的电阻特点可知，当开关S与触点 可知，两电阻消耗的电功率相等，所以R1的功率为 2连接时，电路中R1、R2串联，电路中的总电阻最 大，由P-发可知，电路中的总功率最小，电饭锅处 400W,则R,的阻值为R,==220」 P1=400W= 1212 于保温状态. 7.解：(1)由题图可知，当闭合开关S,开关S1接触点 当开关S与触点1连接时，电路中只有R,工作，总 “0”和“1”时只有电动机接入电路，该机器处于常温 电阻最小，总功率最大，电饭锅处于加热状态。 搅拌挡，此时功率P1=100W.当闭合开关S,开关 U(220V)2 由P二R可知RBP =4842, S接触点“1”和“2”时电动机和电阻R1并联接入电 100W 路中，该机器处于高温翻炒挡，等效电路图如图 根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值R2= 所示 R总-R1=484n-48.4n=435.62. M (3)水吸收的热量为Q吸=c水m(t一to)=4.2× 103J/(kg·℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72× 105J, U2 电饭锅用时1000s消耗的电能W= 已知高温翻炒挡的功率为P2=2300W,则R1的功 率P=P2-P1=2300W-100W=2200W, (220V)2 U2(220V)2 ×1000s=1×10°J, 48.4n 则R,的阻值R1=P=220W=20. 17 (2)当闭合开关S,开关S1接触点“3”和“4”时，电阻 (2)当S闭合，S1和S2断开时，灯泡和电阻R1串 R1与R2串联，处于低温慢炖挡，通电1min放出的 联，灯泡L正常发光，电路中的电流 U (220V)2 热量Q数=RB=22n+660 ×60s=3.3×104J. PL3W I=I==6V=0.5A, 牛奶需要吸收的热量Q吸=cm△t=2.5 通过灯泡和电阻R1的电流相等，L和R,的功率之 103J/(kg·℃)×0.4kg×(55℃-20℃)=3.5× PL I'RL RL 12Q 3 10J,Q吸>Q放，故不合理. 比为3：1，所以PTRR,=R:T' 8.解：(1)由题图知，开关S2接b时，电路中只有R2, 解得R1=4n. 2 由P=R可知饮水机处于加热状态， 电源电压U=I(R十R1)=0.5A×(122+42)= 8V. U2(220V)2 当开关都闭合时，R1和R2并联，R,的功率P1= 则R,的阻值R2一P如热，11O0W =442. U(8V) 当开关S2接a时，电路中R2和R1串联，总电阻最 R142 -=16W 大，饮水机处于保温状态， 电路的总电阻R&=R十R:=P然爆100W。 U2(220V)2 R,和R:功率之比为4：1，R:的功率P,=P,= 4842,电热丝R1的阻值R1=R总一R2=4842一 1×16W=4W. 4 442=4402. 7.4.57.5 (2)水吸收的热量 8.1530解析：只闭合开关S,此时滑动变阻器与灯 Q吸=cm△t=4.2X103J/(kg·℃)×1kg×(100℃ 泡串联，滑动变阻器R(4021A)的滑片P处于中 70℃)=1.26×105J. 点时，接入电路的电阻为20Ω，不考虑灯丝电阻的 (3)由欧姆定律可得，饮水机处于保温挡时电路中的 电流1=”-=220V5 -U-3v R一4840=立A,由串联电路的电流规 变化，小灯泡的阻值R一P。=:8W=5n,☆泡 _U频_3V 律可知，通过电热丝R,的电流1，=I=吕A,根据 正常发光，则电路中的电流I=R一写0-0.6A 则电源电压U=IR意=I(R中十R为)=0.6AX 热量Q=IRt可得，饮水机处于保温挡工作22s时 (202+52)=15V.当开关全部闭合时，灯泡短 间内电热丝R,产生的热量Q=I产R=(品)°× 路，滑动变阻器和定值电阻并联，当电流最大时，电 路消耗的电功率最大，滑动变阻器允许通过的最大 4402×22s=2000J. 电流为1A,则滑动变阻器的最大功率P滑=UI潘= 升阶训练专题十二电功率之动态 U 15V×1A=15W,定值电阻的功率P。=R, 电路、电路安全和极值问题 (15V)2 1.0.683842.3283.B4.D 152 =15W.则电路的最大功率Px=P清十 5.B解析：由题图可知，只闭合开关S1时，电阻R1与 P。=15W+15W=30W. R2串联，电流表测电路中的电流且示数为0.4A； 9.D10.C 断开开关，将电流表和电压表的位置互换，再将开关 11.C解析：由题图可知，灯泡L与滑动变阻器串联， S、S2闭合时，电阻R1与R2并联，电流表测通过电 电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电 阻R,的电流，示数为1A;此时电压表测电源电压， 路中的电流.由P=JI可知，小灯泡的额定电流 U 示数为6V,即电源电压U=6V,A正确.由I= PL3W R 1一元。V=0.5A根据小灯泡的额定电流、 _V_-6V-60,两表位置互换前，电路中 可得，R1=i11A 电流表的量程以及滑动变阻器的规格可知，电路允 许通过的最大电流I大=IL=0.5A,故A错误.小 U 6V 的总电阻R4=年0.4A=150,所以电阻R:的阻 灯泡两端的最大电压为6V,根据串联电路的电压 特点可知，滑动变阻器两端的最小电压UR小=U 值R2=R总一R1=152-6n=92,B错误.两表位置 UL=18V-6V=12V,由于电压表量程为“0~ 互换前，电阻R1两端的电压U1=I事R1=0.4A× 15V”,所以电压表的示数最大为15V,则电压表 6D=2.4V;两表位置互换后，电阻R,两端的电压 示数的变化范围是12~15V,故B错误.由于滑动 J1=U=6V,所以两表位置互换前后，电阻R,两 变阻器两端的最大电压为15V,根据串联电路的 端的电压之比U1:U1′=2.4V:6V=2:5,C正 电压特点可知，小灯泡两端的最小电压U小=U一 确.两表位置互换前，电阻R,消耗的功率P2= 2 I事2R2=(0.4A)2×92=1.44W;两表位置互换 UR大=18V-15V=3V,由P= 可知，小灯泡 U2(6V)2 后，电阻R2消耗的功率P,'=R,=90 =4W,所 U(6V)2 的电阻R一P:=3W=12,此时电路中的最 以电阻R2的功率之比P2:P2'=1.44W:4W= _UL小=3V 9:25,D正确.故选B. 小电流1=1，=R200.25A,小灯泡消 U 6.解：(1)灯泡L正常发光时的电阻R= 耗的最小电功率PL小=UL小I小=3VX0.25A= 0.75W,故C正确.滑动变阻器接入电路中的最大 (6V)2 _Ur大-15V 3 W =122. 阻值R=-0.25A=600,滑动变阻器接入 18