2026年中考物理二轮专题练习档位问题相关计算—电学解题方法梳理

挡位问题的相关计算—电学解题思路梳理 解题思路： 1.短路式 2.单刀双掷开关式 一、计算题 1.某校师生自制了一台高、中、低三档功率的电烘箱，电路结构如图所示，所选两根电热丝，的阻值分别为、，由于电路电压不足，实际工作电压为200V，求： 高档位是开关______闭合，低档位是开关______闭合． 这台电烘箱以高档位工作，产生的热量； 这台电烘箱以中档位工作时，通过电烘箱的电流． 2.小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个档位的发热功率。如图所示是其内部 简化电路图，开关  可分别与触点 a、b 接触，已知，，，电源电压保持不变。  当开关  置于 b 端、 断开时，电烤箱处于______选填“高”、“中、“低”档位。  电烤箱中档位时的功率为______W。 电烤箱在高档位工作时，对食物加热 ，消耗的电能为______  爱动脑筋的小明利用现有的元件，欲设计有四个档位的发热功率的电路，请你帮助小明完成设计，并将电路画在虚线框内。 3.小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个档位的发热功率。如图所示是其内部简化电路图，开关可分别与触点a、b接触。已知：，，电源电压保持不变。 当开关置于b端、断开时，电烤箱处于          选填“高”、“中”、“低”档位。 电烤箱中档位时的功率为          W。 电烤箱在高档位工作时，对食物加热，消耗的电能为          J。 爱动脑筋的小明利用现有的元件，欲设计有四个档位的发热功率的电路，请你帮助小明完成设计，并画出电路。 4.小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个档位的发热功率。如图是其内部简化电路图，其中开关可分别与触点a、b接触或断开，电源电压保持不变。已知在低档位与高档位时，的电功率之比为1：9；中档位时电路的功率是求： 的阻值。 电阻与之比； 电阻箱在高档位工作时，小时消耗的电能。 5.小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个档位的发热功率。图中所示是其内部简化电路图，开关可分别与触点a、b接触。已知：，，电源电压保持不变。请分析和解答以下问题： 当开关置于a端、闭合时，电烤箱处于______档位；当开关置于b端、断开时，电烤箱处于______档位；选填“高”、“中”或“低” 电烤箱在中档位工作时，消耗的电功率是多少？ 电烤箱在高档位工作时，对食物加热，消耗的电能为多少？ 6.下图是普通家用两档电取暖器内部简化电路图，、为电热丝，且电阻不变，高温档位功率为1100W，低温档位功率为440W，家庭电路电压，求： 电取暖器处于高温档位时电路中的电流强度； 电路中的阻值； 如果普通家庭生活用电的电费价格为每度元，试计算用该电取暖器的低温档位取暖4小时需要缴纳的电费。 7.随着生活水平提高，人们对饮用水的温度需求不断提升。如图所示是物理兴趣小组设计的一款四档位即热式热水器的简化电路图，电源电压、、是用于加热的电热丝，。在热水器容器中倒入常温饮用水后，通过开关可控制相关电热丝工作，实现四个不同加热档位的切换，加热档位和对应的功率如表格所示，加热档位1、2、3、4的功率依次增大，热水器的出水温度依次升高。已知只闭合开关S时，热水器处于加热档位1的工作状态；开关全部闭合时，热水器处于加热档位4的工作状态。水的比热容，水的密度。 加热档位 加热功率 档位1 档位2 未知 档位3 未知 档位4 未知 求电热丝R的阻值； 求档位2的加热功率； 已知热水器处于档位3的工作状态时，出水温度为，若水的初温为，出水用时105s，求档位3工作的效率； 若某款家用插排允许通过的最大电流为16A，分析说明此热水器能不能接入该插排实现档位4的正常工作。 8.小明设计了一个三个档位的电火锅，其内部结构如图所示，、为电热丝，为电位器图中用变阻器表示，通过控制开关、、的通断可使电火锅在三个不同的档位工作，其中档位Ⅰ、Ⅱ功率较小，功率大小可通过电位器调节；档位Ⅲ功率为最大且不可调节。 说明此电路处于最大电功率档时，需要闭合的开关。 为使此电火锅在电压不足的山区使用，小明按以下要求进行设计：当电压200V，最大功率2000W；只闭合时电路处于档位Ⅰ，功率可以从200W调节到400W，请按上述要求计算出满足要求的电热丝、的阻值和电位器的最大电阻值。 只闭合开关时，电路处于档位Ⅱ，请计算处于这个档位时流过电阻丝的电流的变化范围。 9.如图是多档位电热器的工作电路图，电热器内只有两个阻值分别为和的电热丝；旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有“0、1、2、…、9”共10个金属触点；可以绕中心轴转动的旋钮开关两端各有一个金属滑片，转动旋钮开关可以将相邻的触点连接．如旋钮上的箭头指向图中位置D时，金属滑片将2、3触点接通，同时另一端将7、8触点接通．电源电压为用这个旋转开关可以实现电热器有多档位加热功率的要求．请回答： 该电热器可有几个不同加热档位？ 将此电热器接入家庭电路中，电热器在正常工作时每个档位的功率各是多大？并分别指出旋钮开关接在哪个档位． 10.如图为梁老师设计的可调节多档位加热器电路。电源电压恒为18V，、为阻值恒定的加热电阻，，，为阻值可调的限流电阻。若电流表A的量程为，的量程为，电压表的量程为，在所有元件安全的前提下，求： 当开关S、、都闭合时，处于快热档，此时的功率为多少； 当S闭合，、都断开时，处于调温档，移动滑动变阻器滑片就可以自主调节加热电阻的发热功率。若滑片在距右端处时，加热电阻的功率为，此时滑动变阻器的功率； 处于调温档时调节滑动变阻器的滑片，电路中总功率的变化范围？ 答案和解析 1.【答案】、；  【解析】解： 已知，的阻值分别为、， 由图可知，两开关都闭合时，两电阻并联，电路中电阻最小，电源电压一定，由可知此时电路电功率最大，即高档位； 只闭合时，只有连入电路中，电路中电阻较大，此时电功率较大，即中档位； 只闭合时，只有连入电路中，电路中电阻最大，此时电功率最小，即低档位； 高档位工作时两电阻并联， 电路的总电阻：， 所以高档位工作产生的热量： ； 中档位工作时，只有连入电路中， 通过电烘箱的电流： 答：、；； 电烘箱以高档位工作，产生的热量163350J； 电烘箱以中档位工作时，通过电烘箱的电流 结合开关在不同状态时电路的连接情况，由分析判断； 由计算高档位工作产生的热量； 由计算中档位工作时，通过电烘箱的电流． 本题考查了并联电路特点、欧姆定律的应用和电热的计算，正确判断电路的工作状态是解题的关键． 2.【答案】低；1000；  【解析】解：由电路图可知，当开关置于a端、断开时，两电阻并联，此时总电阻最小，由可知，此时电功率最大，电烤箱处于高档位； 由电路图可知，当开关置于b端、断开时，两电阻串联，此时总电阻最大，由可知，电烤箱消耗的电功率最小，此时电烤箱处于低档位； 由电路图可知，开关置于b端、闭合时，只接入接入电路，此时电烤箱在中档位工作， 此时电烤箱的功率：； 当开关置于a端、闭合时，与并联，电烤箱处于高档位， 电烤箱在内消耗的电能： ； 要利用现有的元件，设计有四个档位的发热功率的电路，应通过两开关的转换，实现两电阻串联、两电阻并联、和分别单独接入电路； 所以，需要使两电阻分别位于两条支路上，一个电阻与开关串联，另一个电阻与开关串联，如下图所示： 故答案为：低；；；如上图所示。 电烤箱的电压一定，由可知电阻越大，功率越小；分析电路图，根据开关的闭合情况判断出电路的连接方式，分析出电烤箱处于什么档位； 根据电烤箱在中档位工作时的电路结构，然后由电功率公式求出电路消耗的电功率； 电烤箱在高档位工作时的电阻最小，即两电阻并联时正好在高档位工作，应用并联电路特点与求出此时电烤箱消耗的电能； 要利用现有的元件，设计有四个档位的发热功率的电路，应通过两开关的转换，分别实现两电阻串联、两电阻并联、单独接入电路和单独接入电路，据此设计电路图。。 本题考查了电烤箱的工作状态和电功率的计算，关键是分析开关断开与闭合时电路的连接情况，本题的重点是分析出电阻串联时总功率最小，电阻并联时总功率最大，难点是设计有四个档位的发热功率的电路。 3.【答案】低；1000；  【解析】解：由电路图可知，当开关置于a端、断开时，两电阻并联，此时总电阻最小，由可知，此时电功率最大，电烤箱处于高档位； 由电路图可知，当开关置于b端、断开时，两电阻串联，此时总电阻最大，由可知，电烤箱消耗的电功率最小，此时电烤箱处于低档位； 由电路图可知，开关置于b端、闭合时，只接入接入电路，此时电烤箱在中档位工作， 此时电烤箱的功率：； 当开关置于a端、闭合时，与并联，电烤箱处于高档位， 电烤箱在内消耗的电能： ； 要利用现有的元件，设计有四个档位的发热功率的电路，应通过两开关的转换，实现两电阻串联、两电阻并联、和分别单独接入电路； 所以，需要使两电阻分别位于两条支路上，一个电阻与开关串联，另一个电阻与开关串联，如下图所示： 故答案为：低；；；如上图所示。 电烤箱的电压一定，由可知电阻越大，功率越小；分析电路图，根据开关的闭合情况判断出电路的连接方式，分析出电烤箱处于什么档位； 根据电烤箱在中档位工作时的电路结构，然后由电功率公式求出电路消耗的电功率； 电烤箱在高档位工作时的电阻最小，即两电阻并联时正好在高档位工作，应用并联电路特点与求出此时电烤箱消耗的电能； 要利用现有的元件，设计有四个档位的发热功率的电路，应通过两开关的转换，分别实现两电阻串联、两电阻并联、单独接入电路和单独接入电路，据此设计电路图。。 本题考查了电烤箱的工作状态和电功率的计算，关键是分析开关断开与闭合时电路的连接情况，本题的重点是分析出电阻串联时总功率最小，电阻并联时总功率最大，难点是设计有四个档位的发热功率的电路。 4.【答案】解：当开关与a接触、闭合时，等效电路图如图1所示； 当开关断开、闭合时，等效电路图如图2所示； 当开关与b接触、断开时，等效电路图如图3所示。 由可知，电压一定，电阻越大功率越小，反之越大， 所以，图1为高挡位，图2为中挡位，图3为低挡位。 电烤箱处于中挡位，电路为的简单电路， 由可得，的阻值： ； 因并联电路中各支路两端的电压相等， 所以，图1中两端的电压为220V， 由可得，在低挡位与高挡位时的电功率之比：， 解得：， 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，图3中，两端的电压： ， 因串联电路中各处的电流相等， 所以，由可得：； 因并联电路中各支路独立工作、互不影响， 所以，由图2可知，图1中的功率， 图1中，， 则， 高挡位的功率： ， 由可得，小时消耗的电能： 。 答：的阻值为； 电阻与之比为1：2； 电阻箱在高挡位工作时，小时消耗的电能为。  【解析】本题考查了串联电路和并联电路的特点以及欧姆定律、电功率公式、电功公式的灵活运用，关键是电烤箱处于不同挡位时连接方式的判断。 由可知，电压一定，电阻越大功率越小，反之越大，据此判断电烤箱不同挡位时的连接方式。 电烤箱处于中挡位，电路为的简单电路，根据求出的阻值； 根据并联电路的电压特点可知图1中两端的电压，根据表示出在低挡位与高挡位时的电功率之比即可求出图3中两端的电压，根据串联电路的电压特点求出两端的电压，利用串联电路的电流特点和欧姆定律求出与的比值； 根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知图1中的功率，根据求出图1中与的功率之比，进一步求出高挡位的功率，利用求出小时消耗的电能。 5.【答案】高  低  【解析】解： 由图可知，当开关置于a端、闭合时，两电阻丝并联；当开关置于b端、断开时，两电阻丝串联，当开关置于b端、闭合时，只有连入电路。 由串、并联电路的电阻特点知，并联时总电阻最小，串联时总电阻最大， 电源电压一定，由知，开关置于a端、闭合时，电路消耗功率最大为高温档； 开关置于b端、断开时，电路消耗功率最小为低温档； 当开关置于b端、闭合时，为中温档。 当开关置于b端、闭合时为中档位。电烤箱消耗的电功率： ； 当置于a端，闭合时，电烤箱在高档位，电阻与并联。电烤箱消耗的总功率为： ， 电烤箱消耗的电能：。 故答案为：高；低； 电烤箱在中档位工作时，消耗的电功率是1000W； 电烤箱在高档位工作时，对食物加热，消耗的电能为。 当开关置于a端、闭合时，两电阻丝并联；当开关置于b端、断开时，两电阻丝串联。由串联和并联电路特点，根据分析比较即可； 根据计算中档位工作时消耗的电功率； 先根据计算高档伴的电功率，再由计算消耗电能。 本题考查电功率、消耗的电能等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是分析开关断开与闭合时电路的连接情况，本题的重点是分析出电阻串联时电功率最小，电阻并联时电功率最大，要知道电阻串联和并联的规律。 6.【答案】解：当、都闭合时，电路为的简单电路，电路中的电阻最小，根据可知此时电路中的电功率最大，即为高温档位； 已知高温档的功率， 根据可知，此时电路中的电流： ； 根据可得，电路中的阻值： ； 由可得，电暖气处于低温档正常工作4小时所消耗的电能： ， 需要交纳的电费为： 元元元。 答：电取暖器处于高温档位时电路中的电流强度为5A； 电路中的阻值是； 用该电取暖器的低温档位取暖4小时需要缴纳的电费为元。  【解析】当、都闭合时，电路为的简单电路，电路中的电阻最小，根据可知电热丝的电功率最大，据此确定电暖气的高温档；知道档位的功率和电压，根据求出此时电路中的电流； 知道高温档的功率和电压，根据求出的阻值； 已知低温档功率和正常工作时间，可以得到消耗的电能，根据电费价格得到电费多少。 本题考查了电功率公式和电能公式的灵活应用，会比较开关闭合、断开时电路中总电阻的大小关系是关键。 7.【答案】      见解析 【详解】已知档位1工作时只有电阻R接入电路，功率P₁ ，电源电压U  ，由公式  得：  档位2时根据电路可知R与R₂并联，总阻值  所以  档位3时，R与并联，并联电路互不影响，此时的功率  那么此档位的电功率为   水的质量m =       温度的变化    水吸收的热量Q =       电阻丝在t 内提供的电能W =    工作的效率  档位4时，开关  全部闭合，此时三个电阻并联，此时的功率  那么总功率  对应电流  因此可以接入该插排正常工作。   【解析】详细答案和解答过程见答案 8.【答案】解：由电路图可知，当开关、、闭合时，、并联，电路中的电阻最小，根据可知，电阻最小时，电功率最大，即此电路处于最大电功率档； 当只闭合，电路处于档位Ⅰ，等效电路图如下图所示： 若处于阻值为零处时，档位I的功率为最大值400W，已知电源电压200V， 即：， 解得：； 若处于阻值最大处时，档位I的功率为最小值200W， 即：； 解得：； 由前面分析和题意可知，当、、都闭合时，电路的功率为最大值2000W， 即：； 将代入得：； 当只闭合时，电路处于档位Ⅱ，如丙图所示： 若处于阻值为零处时，流过电阻丝的电流最大，则； 若处于阻值最大处时，流过电阻丝的电流最小，则； 所以，电流的变化范围约为。 答：电路处于最大电功率档时，需要闭合的开关是、、。 电热丝、的阻值和电位器的最大电阻值分别为：、、； 只闭合开关时，电路处于档位Ⅱ，处于这个档位时流过电阻丝的电流的变化范围是。  【解析】根据可知，电阻最小时，电功率最大，结合电阻的串并联判断闭合什么开关时电路中电阻最小。 当只闭合时，滑动变阻器与串联；根据可知，当处于阻值为零处时，档位I功率为最大值400W，根据可求出的阻值；当处于阻值最大处时，档位I功率为最小值100W；根据求出电路中的电流，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出电位器的最大电阻值。 当，，都闭合时，电路的功率为最大值，根据结合电压200V、最大功率1000W求出的阻值；当只闭合开关时，、串联，若处于阻值为零处时流过电阻丝的电流最大，若处于阻值最大处时流过电阻丝的电流最小，根据电阻的串联和欧姆定律求出最大和最小电流，即可得出处于这个档位时流过电阻丝的电流的变化范围。 本题考查了串联电路和并联电路特点和欧姆定律的应用，关键是电功率公式的灵活运用和画出等效电路图，难点是根据电功率公式分析电火锅的档位。 9.【答案】解：有四个档位：A档：当旋纽上的箭头指向图中位置A或F时； B档：当旋纽上的箭头指向图中位置B或G时； C档：当旋纽上的箭头指向图中位置C或H时； D档：当旋纽上的箭头指向图中位置D或I时。 档：、并联连入电路，电路的总电阻最小，为最大功率档； ； B档：只有接入电路，为较大功率档， ； C档：、串联连入电路，电路的总电阻最大，为最小功率档， 电路的总电阻， ； D档：只有接入电路，为较小功率档， 。 答：这个电热器可有四个不同加热挡位； 电热器在正常工作时每个档位的功率依次为1452W、968W、、484W。  【解析】本题考查了电阻串联特点和并联特点以及电功率的计算，关键是公式及其变形式的灵活运用，难点是选择档位变化时电路串并联的辨别和读懂题意、联系题目的信息进行相关计算。 由题意可知转动开关旋钮可以将相邻的触点连接，且两头对应触点都接通，按逆时针旋转即可得出加热档位的个数和箭头的指向； 先根据档位的位置判断电阻的连接方式，再根据电阻的串联和并联求出此时电路中的总电阻，最后根据求出各自对应档位功率的大小。 10.【答案】解： 当开关S、、都闭合时，、并联，处于快热档； 此时的功率：； 当S闭合，、都断开时，、串联，电流表A和都测量电路电流，电压表测量滑动变阻器两端电压，处于调温档； 由可得，两端电压：， 由可得，电路电流：， 因串联电路总电压等于各部分电压之和，所以滑动变阻器两端电压：， 此时滑动变阻器的功率：， 由可知，滑片在距右端处时，滑动变阻器接入电路的阻值：， 故滑动变阻器的最大阻值：； 因为电路处于调温档时，电流表A的量程为，所以电路最大电流为，则电路最大总功率：； 当滑动变阻器全部接入电路时，电路中的最小电流：， 由可知，滑动变阻器两端电压：，故电路中的最小电流为， 则电路最小总功率：， 故处于调温档时调节滑动变阻器的滑片，电路中总功率的变化范围为。 答：当开关S、、都闭合时，处于快热档，此时的功率为； 滑动变阻器的功率为； 处于调温档时调节滑动变阻器的滑片，电路中总功率的变化范围为。  【解析】根据电路图可知，当开关S、、都闭合时，、并联，处于快热档，根据并联电路中，总功率等于各加热电阻功率之和求出此时电路的功率； 根据电路图可知，当S闭合，、都断开时，、串联，电流表A和都测量电路电流，电压表测量滑动变阻器两端电压，处于调温档； 先根据的应用求出两端电压，然后根据欧姆定律的应用求出电路电流，再根据串联电路电压特点和求出滑动变阻器的功率；根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值，进一步求出滑动变阻器的最大阻值； 先根据电流表的量程确定电路最大电流，然后根据求出电路的最大总功率；当滑动变阻器全部接入电路时，电路电流最小，根据欧姆定律确定电路的最小电流，并求出此时滑动变阻器两端电压，结合电压表的量程确定电路最小电流，最后根据求出电路的最小总功率，从而得出电路总功率的变化范围。 本题是一道电学的综合应用题，涉及到了电路的分析、欧姆定律的应用、电功率的计算等，关键是电路连接方式的分析以及公式的灵活应用，有一定的难度。 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $