36 重难专项八 多挡位用电器的相关计算-【智乐星中考·中考备战】2026年山东省中考物理讲练本PPT课件（沪科版 六三制）

1 2 3 类型1 串联类用电器 1.(2025·临沂沂水二模)图甲是某调温型电烤箱,其简化电路图如乙所示,它的工作电压为220 V,R1和R2均为电烤箱中的加热元件,R2的阻值为70 Ω,电烤箱低温挡的功率为440 W。 4 (1)闭合开关_______时为低温挡,此时电路中的电流是_______A。  (2)发热电阻R1的阻值是多少? (3)高温挡的电功率是多少? (4)有一次,小梅同学发现,电烤箱内温度比正常工作时低,她猜想可能是因为其工作时实际电压偏低所致。于是,她关闭家里其他用电器,只让电烤箱以高温挡工作,发现在30 s内电能表的转盘转了25 r,电能表的铭牌如图丙所示,通过计算判断,小梅同学的猜想是否正确。 　S1　 　2　 5 【答案】解:(2)低温挡时R1与R2串联,总电阻:R===110 Ω, R1的阻值:R1=R-R2=110 Ω-70 Ω=40 Ω。 (3)开关S1、S2闭合时,电路为R1的简单电路,根据P=可知此时功率最大,为高温挡,高温挡的电功率:P高===1 210 W。 6 (4)电能表表盘中标有3 000 r/(kW·h),表示每消耗1 kW·h的电能, 电能表转盘转3 000 r, 电能表转盘转25 r时,消耗的电能: W= kW·h= kW·h=×3.6×106 J=3×104 J, 实际功率:P实===1 000 W。 根据P=,得实际电压:U实===200 V<220 V, 所以小梅同学的猜想正确。 7 2.(2025·日照)某学校食堂购置了一批加热餐台,如图甲所示。通电后加热容器中的水,为上方饭菜提供所需的热量。加热器简化电路如图乙所示,旋转开关S分别连通0、1、2触点,可实现加热器的断电、快速加热、保温多挡位功能调节。R1、R2是定值电阻,R2=96.8 Ω。容器内水的体积为10 L,密度ρ水=1.0×103 kg/m3,比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),加热器使用的电源电压恒为220 V,加热器快速加热时的功率为2 kW。求: 8 (1)R1的阻值; (2)加热器保温时的功率; (3)加热器使用保温挡工作1 h消耗的电能是多少度? (4)加热器使用快速加热挡工作15 min可使水温升高40 ℃,则加热器对水加热的效率是多少?(结果保留百分数一位小数) 9 【答案】解:(1)旋转开关S连通1触点时,加热器处于快速加热挡,由电路图可知,只有R1工作,根据P=可知,R1的阻值:R1===24.2 Ω。 (2)旋转开关S连通2触点时,加热器处于保温挡,由电路图可知,R1与R2串联,此时电路的总电阻:R总=R1+R2=24.2 Ω+96.8 Ω=121 Ω, 加热器保温时的功率:P保温===400 W。 10 (3)P保温=400 W=0.4 kW,加热器使用保温挡工作1 h消耗的电能: W保温=P保温t保温=0.4 kW×1 h=0.4 kW·h=0.4度。 (4)V水=10 L=0.01 m3,根据ρ=可知,容器内水的质量: m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×0.01 m3=10 kg, 容器内水温升高40 ℃时,水吸收的热量: Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×40 ℃=1.68×106 J, t加热=15 min=900 s,加热器消耗的电能: W加热=P加热t加热=2×103 W×900 s=1.8×106 J, 加热器对水加热的效率:η=×100%=×100%≈93.3%。 11 类型2 并联类用电器 3.(2025·济南槐荫三模)某品牌家用电热水器有加热和保温两个功能,其简化电路如图甲所示,R1和R2均为定值电热丝,S为手动开关,S1为自动开关。热水器工作时,电路中总电流随时间变化的图像如图乙所示。通过计算回答: 12 (1)电热水器正常工作时的加热功率; (2)电热丝R2的阻值; (3)当S闭合、S1断开时,若电路中的实际电流始终为1 A,求10 min内电热水器产生的热量。 13 【答案】解:(1)由图甲可知,当S和S1都闭合时,电阻R1与R2并联,电路中的总电阻最小,电路中的电流最大,由P=UI可知,电热水器的总功率最大,处于加热状态,由图乙可知,电路中的最大电流I大=3 A,电热水器的加热功率: P加热=UI大=220 V×3 A=660 W。 14 (2)因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,电阻R1与R2并联时,通过R1的电流为1 A,通过电热丝R2的电流:I2=I大-I小=3 A-1 A=2 A, 由I=可得,电热丝R2的阻值:R2===110 Ω。 (3)电路中电流始终为1 A,10 min内电热水器产生的热量: Q=W=UI小t=220 V×1 A×10×60 s=1.32×105 J。 15 4.(2025·临沂兰山二模)图甲是某品牌电热水壶,具有加热、保温两挡,铭牌如表所示。该型号电热水壶内部简化电路如图乙所示,双触点开关只能在触点1和2、2和3及3和4之间切换,R1、R2阻值保持不变。现将此电热水壶装入0.45 L初温为20 ℃的水,接到220 V的家庭电路中,选用加热挡加热至100 ℃用时3.5 min。[ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)] 项目 参数 额定电压/V 220 保温功率/W 100 加热功率/W 900 容积/L 0.5 16 (1)为选用加热挡,双触点开关应该切换到__________(选填“1和2”“2和3” 或“3和4”)之间;  (2)求R2的阻值; (3)求电热水壶中的水吸收的热量; (4)求电热水壶的加热效率。 　3和4　 17 【答案】解:(1)由图乙可知,当双触点开关连接触点3和4时,R1与R2并联,电热水壶处于加热挡;当双触点开关连接触点2和3时,电路为R1的简单电路,电热水壶处于保温挡。 (2)由题意可知,R2的电功率:P2=P加热-P保温=900 W-100 W=800 W, 由P=UI和I=得, R2===60.5 Ω。 18 (3)由ρ=可知,0.45 L水的质量: m=ρ水V=1.0×103 kg/m3×0.45×10-3 m3=0.45 kg, 电热水壶内的水吸收的热量: Q=c水m(t2-t1)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.45 kg×(100 ℃-20 ℃)=1.512×105 J。 (4)电热水壶加热过程中消耗的电能: W=P加热t=900 W×3.5×60 s=1.89×105 J, 电热水壶的加热效率:η=×100%=×100%=80%。 19 类型3 多开关用电器 5.(2025·滨州沾化二模)图甲为新型电饭锅,它能智能化地控制食物在不同时间段的温度,以得到最佳的营养和口感。小明了解到电饭锅的简化电路如图乙所示,R1和R2均为电热丝,S1和S2为温控开关,其中S2有A、B两个触点,可实现“高温”“中温”和“低温”三挡的转换。当S1闭合、S2连接触点A时,处于高温挡,高温功率为1 100 W。已知R1=55 Ω,则: 20 (1)当S1__________(选填“闭合”或“断开”),S2连接触点B时,电饭锅处于低温 挡;  (2)求电饭锅在高温挡正常工作时电路中的总电流; (3)求电阻R2的阻值; (4)图丙是在一次煮饭过程中电饭锅功率与时间的关系图像,求电饭锅在中 温挡正常工作过程消耗的电能。 　断开　 21 【答案】解:(2)电饭锅正常工作时电路中的电流: I===5 A。 (3)S1闭合、S2接A时,R1和R2并联,为高温挡,此时通过R1的电流: I1===4 A, 则通过R2的电流:I2=I-I1=5 A-4 A=1 A, R2的阻值:R2===220 Ω。 22 (4)S1闭合、S2接B时,电路为R1的简单电路,为中温挡,功率:P中===880 W, 电饭锅在中温挡正常工作的时间t=25 min-10 min=15 min=900 s 此过程消耗的电能:W=P中t=880 W×900 s=7.92×105 J。 23 6.(2025·潍坊奎文二模)图甲是一款智能汽车后视镜,具有防雾、除雨露、除冰霜三种功能,对应的功率依次增大,部分功率如表所示。图乙是其原理图,旋钮开关可拧至A、B、C三个不同位置,R1、R2、R3均为定值电阻,R1阻值为4 Ω,R3阻值大于R2阻值,车载电源输出电压为12 V。某次使用除雨挡仅对玻璃加热,在10 min内使玻璃升温10 ℃,已知后视镜玻璃质量为360 g,玻璃的比热容为0.75×103 J/(kg·℃),求:　 24 (1)除霜时电路中总电流的大小; (2)R3阻值; (3)除雨挡的加热效率。 挡位 功率/W 除雾 6 除雨   除霜 14.4 25 【答案】解:(1)除霜时电路中总电流:I===1.2 A。 (2)由图乙可知,旋钮旋转到C点时,R1和R3串联,电路中的电功率最小, 处于除雾挡位,除雾时的总电阻:R===24 Ω, 则R3阻值:R3=R-R1=24 Ω-4 Ω=20 Ω。 26 (3)旋钮旋转到B时,电路中只有R3,处于除雨挡位,除雨时间t=10 min=600 s, 产生的热量:W===4 320 J, 玻璃质量m=360 g=0.36 kg, 玻璃吸收的热量:Q=cmΔt=0.75×103 J/(kg·℃)×0.36 kg×10 ℃=2 700 J, 除雨挡的加热效率:η=×100%=×100%=62.5%。 27 类型4 电路图设计类 7.(2025·临沂河东二模)如图甲所示,该款智能恒温垫具有“5 V　5 W”加热挡和“5 V　2 W”保温挡两种模式。将热饮杯放在恒温垫上时,若杯子的温度低于55 ℃,恒温垫自动变为加热模式;当杯子的温度高于55 ℃时,恒温垫自动变为保温模式。小明利用阻值为5 Ω的加热电阻R1、阻值为7.5 Ω的加热电阻R2和温控开关S2,设计制作了这样一款智能恒温垫,并用该恒温垫耗时35 min,将100 g水从35 ℃加热至55 ℃。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。 28 (1)请通过计算说明应如何设计电路,并将设计的电路图画在图乙的虚线框内; (2)小明设计的恒温杯电路加热水的效率是多少? 29 【答案】解:(1)保温垫处于加热挡时,其电阻值:R加===5 Ω=R1, 保温垫处于保温挡时,其电阻值:R保===12.5 Ω=R1+R2, 所以加热电阻R1与R2应串联,且温控开关应与R2并联,电路图如图所示: 30 (2)保温垫加热挡工作35 min消耗的电能: W=P加t=5 W×35×60 s=1.05×104 J, 100 g水吸收的热量: Q=cm(t2-t1)=4.2×103 J/(kg·℃)×100×10-3 kg×(55 ℃-35 ℃)=8.4×103 J, 小明设计的恒温杯电路加热水的效率: η=×100%=×100%=80%。 31 8.(2025·青岛莱西一模)如图甲所示的电饭锅,铭牌上附有中国能效标识,从铭 牌上可知该电饭锅能效等级为3级。电饭锅的额定电压为220 V,有“加热”和 “保温”两个挡位,其内部由两个加热电阻丝R1、R2和一个开关S2组成,研究 发现:当开关S1、S2都闭合时,只有R1工作,电饭锅处于加热状态,功率为 1 210 W;当开关S1闭合、S2断开时,R1、R2全部工作,电饭锅处于保温状态, 功率为88 W。求: 32 (1)请在图乙的虚线框内画出该装置的电路图; (2)R1和R2的阻值; (3)小明上网查询了解,国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时, 3级能效的热效率值(电热转化效率)范围为81%≤η<86%,他用学过的知识对 电饭锅进行测试:在加热状态下,将温度为23 ℃、质量为2.2 kg的水加热到 100 ℃,电饭锅正常工作用时700 s,请通过计算帮助小明判断该电饭锅的热 效率值是否达到3级能效。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)] 33 【答案】解:(1)由题意知,当开关S1、S2都闭合时,只有R1工作,电饭锅处于加热状态,功率较大;当开关S1闭合、S2断开时,R1、R2全部工作,电饭锅处于保温状态,功率较小,由P=可知,只有R1工作时,电路的电阻较小,R1、R2全部工作时,电路的电阻较大,则此时R1与R2串联,该装置的电路图如图所示: 34 (2)当开关S1、S2都闭合时,只有R1工作,电饭锅处于加热状态,由P=可知,R1的阻值:R1===40 Ω, 当开关S1闭合、S2断开时,R1、R2全部工作,电饭锅处于保温状态,由P=可知,电路的总电阻:R总===550 Ω, 根据串联电路的电阻规律可得,R2的阻值: R2=R总-R1=550 Ω-40 Ω=510 Ω。 35 (3)水吸收的热量: Q吸=c水m(t2-t1)=4.2×103 J/(kg·℃)×2.2 kg×(100 ℃-23 ℃)=7.114 8×105 J, 消耗的电能:W=P加t=1 210 W×700 s=8.47×105 J, 电饭锅的热效率:η=×100%=×100%=84%。 由于该电饭锅的热效率大于81%、小于86%,所以该电饭锅的热效率值能达到3级能效。 36 37 $