第18章 电功率 电功率的多挡位问题专项练-2025-2026学年初中物理人教版（2024）九年级全一册

第18章 电功率 一、单选题 1.如图所示是某台电饭锅的工作原理示意图。电饭锅的加热板内有电阻为和R的电阻器,通过控制开关可以实现加热和保温两种状态,下列叙述正确的是( ) A.加热状态时电路中的总电阻大 B.保温状态时电路中的总电阻大 C.加热状态时的电流比保温状态时的电流小 D.保温状态时两端的电压比加热状态时两端的电压大 2.如图所示,这是某电热水器的简化电路,电源电压220V不变,定值电阻,它加热时有高温、中温和低温三挡。则( ) A.开关S1闭合、S2接a,是中温挡 B.开关S1闭合、S2接b,是高温挡 C.中温挡工作时,电路在1min内消耗的电能为4840J D.高温挡与低温挡的功率之比为4∶1 3.小亮同学在学校创新大赛上设计了一个简易多挡位的电热水器。如图所示是他设计的电热水器的工作电路图,和是两根电热丝,其中。图中“ ”表示接线柱,4个接线柱用1、2、3、4表示。要使电热水器在高温挡正常工作,下列有关接线柱的连接方法正确的是( ) A.只连接、 B.只连接、 C.只连接、 D.分别连接、和、 4.如图甲是小明在社团课上使用的3D打印笔,有快慢两挡,其内部简化电路如图乙所示,,,两个电阻都是用于发热的电热丝。下列说法正确的是( ) A.胶条熔化时,是机械能转化为胶条的内能 B.两开关都闭合时,与串联 C.两开关都闭合时,电路的总电阻最大 D.两开关都闭合时为快挡,此时电路总功率为 5.图甲是一个食品自动加热台的简化电路图,此加热台单独与图乙所示的电能表相连接。闭合图甲中的开关S,加热台开始正常工作,当台内食品温度降到30 时,温度控制开关S0自动转接,使电路处于加热状态;当台内食品温度升高到60 时,S0自动转接到保温状态。已知定值电阻R1=24.2 ,保温功率为484W。下列说法中不正确的是( ) A.图甲中的S0自动转接到“1”时,电路处于加热状态 B.图甲中定值电阻R2的阻值为75.8 C.加热台自动加热时,电路中的电流小于图乙中电能表的标定电流 D.加热台在加热状态下工作5min消耗的电能使图乙中的电能表转盘转过150转 6.如图所示为某品牌电水壶内部的电路图,该电水壶有加热挡和保温挡,R1=48.4 ,R2=121 。将该电水壶接入220V的电路中,先闭合开关S2,当开关S1由断开到闭合的过程中,下列说法中正确的是( ) A.电路中的总电流变小 B.电路中的总功率变小 C.电水壶从加热挡切换到保温挡 D.S1和S2闭合时电水壶的电功率是1400W 7.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,和为加热电阻。下列分析正确的是( ) A.除雾状态,电路中、都工作 B.除霜状态,电路中只有工作 C.除雾状态,电路的总电流最小 D.除霜状态,电路的总功率最小 二、填空题 8.某电热水壶的简化电路如图所示,、为电热丝。忽略电线、开关、节点的电阻,当开关S闭合后,若再闭合开关,电热丝中的电流 (选填“会”或“不会”)发生变化;当开关S闭合、 (选填“断开”或“闭合”)时,电热水壶处于高温挡。 9.某电热水壶的简化电路如图所示,为电热丝,当开关闭合、 (选填“断开”或“闭合”)时,电热水壶处于高温挡,高温挡的功率为,持续给水加热,电流产生的热量是 。 10.如图是某国产汽车车窗加热的电路图,四个发热电阻,电源电压保持不变,按电路总功率依次增大分为“防雾”“除雾”和“化霜”三个挡位,忽略温度对电阻的影响。当开关旋转至“2”挡时,标有“2”的两个接触点接通,电路中的电流为0.2A,则电源电压为 V,“化霜”功率为 W。 11.某家用电热水壶有加热和保温两挡,内部电路简化示意图如图所示,加热状态的功率为,其中的阻值为。 (1)当开关接1时,电热水壶处于 (选填“加热”或“保温”)状态,保温状态的功率为 W。 (2)加热状态工作,消耗的电能为 。 (3)将质量为水的温度从加热到,水吸收的热量是 。[] 12.小芸家有一个具有加热和保温两种功能的电水壶,其内部电路的简图如图所示,通过旋转旋钮开关可以实现功能切换,R1、R2均为加热电阻,其中R1=1051.6,电水壶加热功率为1000W,则要让电水壶保温,旋钮开关应旋转到 位置,保温功率为 W。 13.如图甲是某款电火锅内部电路图,加热装置由电热丝和组成,通过控制两开关的闭合方式实现高、中、低温三挡的调节,图乙是电火锅正常工作一次高、中、低温挡变化的图像。其中电热丝在高温挡工作时连入电路的电阻值为 ;如果接入电源电压为110V,则电火锅在低温挡工作时的电功率为 W。 三、计算题 14.某电热水壶的内部简化电路如图所示,额定电压为220V。为加热管(只有放出的热量能被水吸收,不计其阻值受温度的影响),为限流电阻,是温控开关(也叫防干烧开关,温度低于时处于闭合状态),、是手动开关。闭合S、调节,可使电热水壶处于加热或保温状态,正常加热时的电功率为1210W,正常保温时整个电路的电功率为48.4W。求: (1)正常加热100s时,电热水壶消耗的电能; (2)限流电阻的阻值; (3)若在某一用电高峰时段加热时,通过电热水壶的电流为5A,此时的实际电压。 15.如图是常见的烧水壶及其电路图。R1、R2为电热丝,电阻不变。下表为其铭牌,其中高温挡的额定功率已模糊不清。 项目 参数 电源电压(V) 220 低温挡功率(W) 220 中温挡功率(W) 440 高温挡功率(W) (1)烧水壶处于低温挡工作时,求1min消耗的电能; (2)求R1的阻值; (3)在标准大气压下,使用高温挡将质量为2kg初温是45 的一壶水烧开,若烧水壶高温挡加热效率为75%,求烧开这壶水需要的时间。 16.如图是一种电热水壶工作电路的示意图。其中电阻为和的电阻器都是用来加热的,是总开关,是挡位开关。闭合后,当接到不同挡位时,电热水壶处于加热状态或保温状态。加热状态时的电功率为,保温状态时的电功率为。 (1)电热水壶处于加热状态时,电路中的电流; (2)电阻; (3)电热水壶处于保温状态时,电阻为的电阻器的电功率。 17.可充电鼠标垫不仅功能实用,还常常设计有各种美观的图案和颜色,能够满足用户的个性化需求。某无线充电鼠标垫的相关参数如下表: 额定充电电压/V 充电电流/mA 电池容量/mAh 5 800 10000 (1)为该鼠标垫充满电可以储存电能多少J; (2)如图甲是该无线充电鼠标垫高、中、低三挡简化电路图。电源电压U为5V,已知电热丝R1阻值为5 ,电热丝R2阻值为10 ,开关S3只能接a或b。该鼠标垫充满电后,最多能在高温档正常工作多少分钟? (3)她使用一段时间后发现鼠标垫不能正常使用,检查后发现是电池坏了,她在家里找到一个额定充电(放电)电压为10V的电池将原来的电池替换掉,若要使更换电源后高温档的功率不变,请通过计算说明能否只更换一根电热丝?按要求更换电热丝后,电路中的总电阻为多少 ?(答案保留整数) 18.科技小组设计了一款高、中、低三个挡位的迷你多功能电热锅,其部分设计参数如表所示,简化电路如图所示,、、为电热丝,其中。电热锅在高温挡、中温挡工作时,开关均处于闭合状态;在低温挡工作时,开关、均处于断开状态,闭合开关,移动滑片,可调节低温挡的功率。 额定电压 高温挡功率 中温挡功率 ?W 低温挡功率范围 (1)求电热锅中温挡功率; (2)现有“ ”、“ ”、“ ”三种规格,为了达到设计的低温挡功率范围,请通过计算说明应选择哪种规格。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 答案 B D D D D D C 1.B AB.闭合开关后,此时R被短路,电路为的简单电路,此时电路中的电阻最小,根据可知,电路中的电功率最大,电饭锅处于加热状态;断开开关后,此时两电阻串联,电路中的总电阻大,根据可知,电功率最小,为保温状态,故A错误,B正确; C.加热状态时电路为的简单电路,保温状态时两电阻串联,总电阻较大,电源电压不变,根据欧姆定律可知加热状态时电阻为的电流大,故C错误; D.加热状态时电路为的简单电路,电阻两端的电压等于电源电压;保温状态时两电阻串联,根据串联分压特点可知电阻两端的电压小于电源电压,故保温状态时两端的电压小,故D错误。 故选B。 2.D AB.由图可知,当开关S1闭合、S2接a时,R1、R2并联,根据并联电路电阻的特点可知,此时电路的总电阻最小,由可知电路的总功率最大,电热水器处于高温挡; 当开关S1断开、S2接b时,R1、R2串联,根据串联电路电阻的特点可知,此时电路的总电阻最大,由可知电路的总功率最小,电热水器处于低温挡; 当开关S1闭合、S2接b时,只有R1工作,此时电路的总电阻较大,由可知电路的总功率较小,电热水器处于中温挡,故AB不符合题意; C.开关S1闭合、S2接b时,只有R1工作,电热水器处于中温挡,中温挡工作时,电路在1min内消耗的电能为 故C不符合题意; D.高温挡工作时两个电阻并联,电路的总电阻 低温挡工作时两个电阻串联,电路的总电阻 电热水器高温与低温挡的功率之比 故D符合题意。 故选D。 3.D 要使电热水器在高温挡正常工作,其电功率需要达到最大,根据电功率公式可知,在电源电压不变的情况下,电路的总电阻R最小,电功率P最大。 A.只连接、2时,电路中只有电热丝R1工作,电路的总电阻是R1; B.只连接2、4时,电热丝R1和R2串联接入电路,此时电路的总电阻为; C.只连接、时,电路中只有电热丝R2工作,电路的总电阻是R2; D.当1和2连接、3和4连接时,两电阻并联,并联电路总电阻小于任何一个支路的电阻; 综上所述,当1和2连接、3和4连接时,电路的总电阻最小,电源电压不变,由可知电路的总功率最大,电热水器在高温挡正常工作,故D符合题意,ABC不符合题意。 故选D。 4.D A.胶条熔化时,从发热的电阻丝吸收热量,内能增大,因此发生的是能量的转移,故A错误; B.两开关都闭合时,R1与R2分别在两条支路上,因此是并联的,故B错误; C.两开关都闭合时,R1与R2并联,结合电阻的串并联特点可知,此时电路的总电阻最小,故C错误; D.由C可知,两开关都闭合时,电路的总电阻最小,根据可知,电路中的总功率最大,为快挡,此时电路中的总功率为 故D正确。 故选D。 5.D A.当图甲中的S0自动转接到“1”时,只有电阻R1接入电路,当图甲中的S0自动转接到“2”时,R1、R2串联,根据可知当图甲中的S0自动转接到“1”时,电路为加热状态,当图甲中的S0自动转接到“2”时,电路为保温状态,故A正确,不符合题意; B.电路为保温状态时,两个电阻串联,总电阻为 则定值电阻R2的阻值为,故B正确,不符合题意; C.加热台加热时的电流为 小于图乙中电能表的标定电流10A,故C正确,不符合题意; D.加热台在加热状态下的加热功率为 工作5min消耗的电能为 图乙中的电能表转过的转数为,故D错误,符合题意。 故选D。 6.D 由图可知,闭合开关S1和S2时,R1与R2并联,开关S1断开时,为R2的简单电路; ABC.闭合开关S2,开关S1由断开到闭合,电路总电阻变小,由可知,电源电压不变时,电路总电流变大,由可知,电路总功率变大,为加热挡,故ABC错误; D.S1和S2闭合时,R1与R2并联,由得,电水壶的电功率为 故D正确。 故选D。 7.C AC.当开关S闭合,S1断开时,电路中只有R2工作,此时电路中的总电阻最大,根据可知总功率最小,后视镜处于“低温”除雾状态,根据欧姆定律可知电路的总电流最小,故A错误,C正确; BD.当开关S、S1均闭合时,电路中、并联,此时电路中的总电阻最小,根据可知总功率最大,该装置处于“高温”除霜状态,故BD错误。 故选C。 8. 不变 闭合 [1]当开关S闭合,断开,电路为的简单电路,根据欧姆定律,此时电路中的电流 若再闭合开关,与并联,并联电路各支路电压相等,此时两端电压仍为U,根据欧姆定律可知,当导体两端电压和电阻不变时,通过导体的电流不变,因此闭合前后,电热丝的电流不变。 [2]电热水壶的功率,电源电压U不变,总电阻越小,功率越大,S闭合、闭合时,与并联,电路中总电阻最小,功率最大,处于高温挡。 9. 闭合 [1]当闭合、闭合时,与并联,电路总电阻最小。根据,电源电压不变,总功率最大,电热水壶处于高温挡。 [2]电热水壶为纯电阻电路,电流产生的热量等于消耗的电能。 根据,代入数据 10. 40 16 [1][2]由分析知,开关接“1”时,R3、R4串联,总电阻最大,根据可知总功率最小,为“防雾”挡; 开关接“2”时,电路为R3的简单电路,总电阻较大,根据可知总功率较大,为“除雾”挡; 开关接“3”时,R1、R2并联,总电阻最小,根据可知总功率最大,为“化霜”挡。 开关接“2”时,电源电压 “化霜”功率 11.(1) 加热 88 (2) (3) (1)当开关接1时,电路为R1的简单电路,总电阻较小,电源电压不变,根据可知总功率较大,电热水壶处于加热状态。根据可知 当开关接2时,两电阻串联,总电阻较大,电源电压不变,根据可知总功率较小,电热水壶处于保温状态。保温状态的功率 (2)加热状态工作,消耗的电能为 (3)将质量为水的温度从加热到,水吸收的热量 12. 2 44 [1]旋钮开关应旋转到1位置,电路为R2的简单电路,总电阻较小,电源电压不变,根据可知总功率较大,电水壶处于加热挡。旋钮开关应旋转到2位置,电路中R1、R2串联,总电阻较大,电源电压不变,根据可知总功率较小,电水壶处于保温挡。 [2]加热状态下,根据可知 保温状态下,根据可知保温功率 13. 55 27.5 [1]由图甲可知,当接a,断开时,、串联,根据串联的特点可知,此时电路的总电阻最大,由可知,总功率最小,电火锅处于低温挡;当闭合,接b时,、并联,根据并联电路的特点可知,此时电路的总电阻最小,由可知,总功率最大,电火锅处于高温挡;当断开,接b时,只有工作,电火锅处于中温挡。由图甲和图乙可知,电源电压 ,电热丝在高温挡工作时的功率为,由可得此时连入电路的电阻值为 [2]中温挡功率,对应单个电阻 工作,由可得 高温挡功率,电阻、 并联工作,则此时的功率为 由可得 低温挡时,、串联,根据串联的特点可知,此时电路的总电阻为 当接入电源电压为110V时,低温挡的电流为 由,此时的电功率为 14.(1) (2)960 (3)200V (1)正常加热100s时,电热水壶消耗的电能 (2)、S1、均闭合时电路为R1的简单电路,总电阻较小,根据可知总功率较大,为加热状态,根据可知 S、S1闭合、断开时两电阻串联,总电阻较大,根据可知总功率较小,为保温状态,根据可知总电阻 解得 (3)实际电压 15.(1) (2) (3) (1)烧水壶处于低温挡工作时,1min消耗的电能为 (2)分析电路图可知,该烧水壶有不同的工作挡位,由电功率公式可知,在电源电压U不变的情况下,电路的总电阻R越小,电功率P越大。该烧水壶有三个挡位,应分别对应R1、R2串联工作、R1单独工作、R1、R2并联工作三种情况。当两个电阻并联时,总电阻最小,功率最大,为高温挡。R1单独工作时,为中温挡。当两个电阻串联时,总电阻最大,功率最小,为低温挡。中温挡工作时,电路中接入的电阻为R1,中温挡功率为440W。则R1的阻值为 (3)根据上述分析,低温挡时两电阻串联,低温挡时的总电阻为 则R2的阻值为 高温挡工作时两电阻并联,总功率为 在标准大气压下,水的沸点为100 。使用高温挡将质量为2kg初温是45 的一壶水烧开,水吸收的热量为 需要消耗的电能为 用高温挡烧开这壶水需要的时间为 16.(1) 5A (2) 836 (3) 2.75W (1)已知加热状态的电功率,由电路图知电源电压,根据电功率公式,可得加热状态下的电流 (2)在加热状态下,只有工作,根据电功率公式和欧姆定律得推导公式,则 在保温状态下,和串联,电路总电阻 根据串联电路电阻规律,可得阻值 (3)保温状态下,,由电功率公式,得电路中的电流 由(2)问知,电阻在保温状态下的电功率 17.(1) (2)400min (3)不能只更换一根电热丝;13 (1)该鼠标垫充满电可以储存电能 (2)由图可知,当S1、S2闭合,S3接b时,R1、R2并联,根据并联电路的特点可知,此时电路中的总电阻最小,由可知,电路中的总功率最大,鼠标垫处于高温挡。当开关S1闭合、S2断开,S3接a时,R1、R2串联,根据串联电路的特点可知,此时电路中的总电阻最大,总功率最小,鼠标垫处于低温挡。当开关S1、S2都闭合,S3接a时,只有R1工作,鼠标垫处于中温挡。鼠标垫高温挡的功率 该鼠标垫充满电后,最多能在高温挡正常工作的时间 (3)若电源的电压变为10V,且高温挡的功率不变,则此时电路中的电流 假设两电热丝的阻值不变,则通过两电热丝的电流分别为, 要求只改变其中一个电热丝的阻值,且,所以只更换一根电热丝不能满足要求。若要使更换电源后高温挡的功率不变,更换电热丝后,电路的总电阻 18.(1)90W (2)40 2A (1)因为电热锅在高温挡、中温挡工作时,开关均处于闭合状态,所以电热锅在高温挡、中温挡时,滑动变阻器被短路,没有接入电路中。 当开关S、S1、S2均闭合时,此时电热丝R1和R2并联,电路中总电阻小于R1、R2;当开关S、S2闭合、S1断开时,电路中只有电热丝R2接入电路,电路中的总电阻为R2。故当开关S、S1、S2均闭合时的总电阻较小,根据可知,此时电路总功率较大。故当开关S、S1、S2均闭合时,电路处于高温挡;当开关S、S2闭合、S1断开时,电路处于中温挡。 根据题意,电热锅正常工作时的电压 电热锅高温挡工作时,电热丝R1消耗的电功率 此时电热丝R2消耗的电功率 当电热锅处于中温挡时只有电热丝R2工作,则中温挡的功率等于电热丝R2的功率,即 (2)电热丝R2的阻值 当电热锅处于低温挡时,开关S闭合,S1、S2断开,电热丝R2与滑动变阻器R0串联。由可知,当低温挡电功率最小时,电路中总电阻最大,则此时滑动变阻器接入电路中的电阻最大;当低温挡电功率最大时,电路中总电阻最小,根据可知,此时电路中电流最大。 低温挡时电路中最大的总电阻 则滑动变阻器接入电路中的最大电阻 低温挡时电路中的最大电流 因此,所选滑动变阻器的最大阻值必须不小于35 ,允许通过的最大电流不小于1.67A。故只有“40 2A”符合要求。 综上所述,应选择“40 2A”规格的滑动变阻器。 学科网(北京)股份有限公司 $