专题特训11 多挡位电热器问题的相关计算-【通成学典】2026-2027学年九年级上册物理拔尖特训(沪粤版·新教材)

9.2:12:31:2 〔解析)当开关S闭合，甲、乙两表为电压表时，两电阻串 联，甲测电源的电压，乙测R2两端的电压，可得U手 U,=U:U2=3:1,由串联电路的电压规律和分压原理可 得R,:R,-U,:U,U=3=2:1,当开关S断 U2 1 开，甲、乙两表为电流表时，两电阻并联，甲测通过R2的电 流，乙测干路电流，由并联电路的电流规律和分流原理可 得I,:I2=R2:R,=1:2,所以I:Iz=I2:I I 1,+121十2一3：由并联电路的电压规律知U,=U,= 22 U,I,:I2=1:2,由Q=W=Ut可得，相同时间内R,、R2 产生的热量之比Q,Q2=1:2。 10.9.6 〔解析)由图可知，闭合开关，电动机与滑动变阻器串联，电 流表测电路中的电流，电压表测电动机两端的电压。根据 串联电路的电压规律可得，滑动变阻器两端的电压U! U-UM=6V一4V=2V,通过滑动变阻器的电流I= U:_2V R52 =0.4A,根据串联电路的电流规律可知，通过电 动机的电流IM=I得=0.4A,1min内电流通过电动机产 生的热量Q=IMR线t=(0.4A)2×12X60s=9.6J。 11.解：(1)由图可知，闭合开关S、S,断开开关S,时，滑 动变阻器与小灯泡L串联。根据P=UⅡ可知，小灯泡正常 发光时的电流1，-是-合N-1A,因为小灯泡恰好正常 发光，所以此时电路中的电流I=I,=1A,根据串联电路 的电压规律可知，滑动变阻器两端的电压U=U一U, 10V一6V=4V,根据欧姆定律可得，此时滑动变阻器接入 电脂的电阻R。停X1n:因为R。号R,所以 R=R=之R,=之×4n=2n.闭合开关SS,断 开开关S。时，滑动变阻器与定值电阻R,串联，滑片位置 不变，此时电路中的电流'=2A,根据欧姆定律，电路的 U 10V 总电阻R危=7=2A =5Ω，根据丰联电路的电阻规律可 得，定值电阻R,的阻值R1=R一Rr=52-22=32 (2)通电1min,定值电阻R,产生的热量Q,='2R,t= (2A)2×32×1×60s=720J 12.D本题共有四种连接方式，四个挡位，分别是电路中 只有R,工作（选项C)、电路中只有R,工作（选项A)、两 电阻串联工作（选项B)、两电阻并联工作（选项D)。由公 武P一尺可知，当电源电压一定时，电阻R越小，发热功 越大，所以当两电阻并联时，电路的总电阻最小，发热功率 最大。 13.A如题图所示的电路中，设电源电压为U,R,、R2的 UUJ 阻值均为R,则根据P= R点 和题意可知：当S,闭合、S2拨 U 至a处时，PE=R=6w,尺=12w:S,拨至b处时。 U=12W=8w;S拨至c处时，P=尺= U P*=1.5R=1.5 12W。 专题特训十一多挡位电热器问题的 相关计算 1.1：5 C解析)由图可知，开关S接1时，R,与R2串联，电路的总 电阻较大；开关S接2时，电路为R,的简单电路，电路的 U 总电阻较小，根据P一R可知，开关S接1时，电路消耗的 电功率较小，电热饭盒处于低温挡；开关S接2时，电路消 耗的电功率较大，电热饭盒处于高温挡，根据Q=IRt= 尺可得，该电热饭盒分别在低温挡和高温挡正常工作相 同时间，产生的热量之比Q低：Q高=R高：R低=R,: (R1+R2)=R1:(R1+4R,)=1:5。 2.1.21×1041:9 〔解析)由图可知，当开关S、S均闭合时，电路中只有R, 工作，电煮锅正常工作20s,共产生的热量Q=IR,t= U2(220V) R ×20s=1.21×10J;再断开S,时，R1与 802 R2串联，根据串联电路的分压关系可得，电阻R,和R2两 端的电压之比U,:U2=R,:R2=802:7202=1：9。 3.解：(1)由表中参数知，电热饭盒的额定电压为220V, 高温挡功率为440W,由P=UI可得，高温挡时通过它的 电流1”告物y-2A2)由园可知，开关接2时， 电路为R2的简单电路，总电阻最小，电源电压不变，由 P发可知总功率最大，此时电热饭盒处于离温挡，由欧 期定律可得：R-号-义=100，开关夜1时，R与 R,串联，总电阻最大，总功率最小，此时电热饭盒处于低温 U2(220V)2 挡，所以低温挡的功率P低温一R,十R。-3740+100 100W(3)高温加热10min消耗的电能W=P高温t= 440WX10×60s=2.64×10J,则食物吸收的热量Qs= 7W=75%×2.64×105J=1.98×105J 4.2、37.92×10 〔解析)当开关S接融3、4时，R,、R,并联，根据并联电路 的电阻持点可知，此时电路中的总电阻最小，由P可 知，电路中的总功率最大，挂烫机处于速热挡；当开关S接 融2、3时只有R,工作，电路中的总电阻最大，总功率最 小，挂烫机处于慢热挡：挂烫机速热挡的功率P热一尺 U V_20VD+220Y22 R2552 1102 =1320W,挂烫机在速热挡工 作1min,电热丝产生的热量Q=W=P热t=1320W× 1×60s=7.92×101J。 5.解：(1)只闭合S时，只有R,接人电路，电蒸锅处于保 U 温挡，由P=UI一发可得保温挡功率P年一尼 (220V)2 4842 =100W(2)当S、S均闭合时，R1、R2并联， 电蒸锅处于加热挡，则电阻R2的电功率P2=P热一P保= 1200w-100w=1100W,由P=U1一3可知，电阻R 的阻值R,-片-=44n3)要使1.2g的水 温度升高75℃，水需要吸收的热量Q=c东m△t=4.2× 103J/(kg·℃)×1.2kg×75℃=3.78×105J:由7 Q服 W 100%可知，消耗的电能W电=Q:-378×10」 7 84% 4.5×105J 方法归纳 多挡位电热器解题思路 多挡位电热器按照挡位不同，通常分为两挡式（加 热挡和保温挡)和三挡式（高温挡、中温挡和低温挡）。 按照电热丝连接方式不同，通常分为串联式和并联式。 由P=U 尺可知，在电源电压一定时，电路的电阻越大，功 率越小，故无论哪种类型，只要分析出电路在不同状态 下电阻的大小关系，就可以判断电路处于什么挡位。 6.1211.2×10 〔解析)电路的工作状态有三种，分别是“R,”单独接人、 “R、R2”并联接人、“R2”单独接人，那么如果想要有三个 挡位，则需要R,、R2的阻值不同，R,=2422,则R2该选 取阻值为121Ω的电热丝；开关接触“1”“2”两个触点时，只 U 有“R,”单独接人，通电1min,电流产生的热量Q一尺t= (220V)2 2420×60s=1.2X101J。 7.解：(1)一满壶水的体积V=1.5L=1.5dm3=1.5× 103m,由p=罗可得，水的质量m=P*V=1.0× 103kg/m×1.5×103m=1.5kg,在标准大气压下水的 沸点为100℃，水吸收的热量Qs=c水m(t一to)=4.2X 103J/(kg·℃)×1.5kg×(100℃-30℃)=4.41×10J (2)由图乙可知，当开关S2接A、开关S断开时，两电阻 串联；当开关S接A、开关S闭合时，电路为R,的简单电 路；当开关S接B、开关S,闭合时，两电阻并联；因串联电 路中总电阻大于任何一个分电阻，并联电路中总电阻小于 任何一个分电阻，所以，当开关S接A、开关S,断开时，电 路的总电阻最大，电源电压一定，由P发可知此时总功 率最小，养生壶处于低温挡：当开关S接B、开关S,闭合 时(R,、R2并联)，电路中的总电阻最小，此时总功率最大， 养生壶处于高温挡；则当开关S接A、开关S,闭合时，只 有R,工作，养生壶处于中温挡，因并联电路中各支路独立 工作、互不影响，且R,=R,所以，由P-可知高温挡时 R、R2消耗的功率P,=P2=P+,则养生壶高温挡的功率 P高=P,+P2=2P+=2×400W=800W(3)由7= 腰X100%可得，烧开这一壶水需要消耗的电能W= Qs-441X10」-5.88×10J,由P-yW可得高温挡需 75% 的加热时间”-5,8X0】=735 800W 跨学科实践探索家用电器节能 和环保的有关问题 1.(1)8800(2)电功率大(3)225 〔解析)(1)220V是指电能表的工作电压，40A是指电能 表平时工作允许通过的最大电流，小明家用电器的最大总 电功率P最大=UI最大=220V×40A=8800W。(2)电能 表指示灯闪烁得快，说明电流通过用电器所做的电功越 快，则用电器的电功率越大。(3)3200imp/(kW·h)是指 电路中每消耗1kW·h的电能，电能表指示灯闪烁 3200次，指示灯闪得快时2min内闪了27次，闪得慢时 2min内闪了3次，则电冰箱单独工作时，2min指示灯闪 烁24次，消耗的电能W=烈Wh=品kW·电冰 箱的实际功率P-”品kwh =0.225kW=225W。 2.(1)B(2)②电能表示数之差(3)5.6拔尖持训· 物理（沪粤版）九年级 专题特训十一多挡位电热器问题的相关计算 ■。■类型一串联两挡位电热器 面丽应 1.[2025淮北一模]如图甲所示的是一款电热饭盒，有“高温”和“低温”两个挡位，其内部简化电路如 图乙所示，R2=4R,。若该电热饭盒分别在低温挡和高温挡正常工作相同时间，则产生的热量之 比是 220 o220V。 (第1题图) (第2题图)》 2.小明家新买了一台电煮锅，它内部的简化电路如图所示，其中R1和R2均为发热电阻，R1=802, R2=7202。当开关S、S均闭合时，电煮锅正常工作20s,共产生的热量为 J,接着断开 S1,此时发热电阻R1和R2两端的电压之比为 3.图甲是某款电热饭盒，工作时采用自动控温技术，高温挡加热10mi后自动转为低温挡加热 20min进行循环加热。图乙虚线内所示是电热饭盒内部的简化电路图，R1和R2均为电热丝， R1=3742(阻值不随温度变化，部分参数如表所示)。求： 额定电压 220V 低温挡 额定功率 高温挡 440W (第3题图) (1)电热饭盒在高温挡正常工作时，通过它的电流。 (2)低温挡的功率。 (3)若电热饭盒的加热效率为75%，用高温挡加热10min,食物吸收的热量。 画■类型二并联两挡位电热器■■ 4.[2025南充营山模拟]如图甲是某品牌的一款挂烫机，其简化电路如图乙，电源电压为220V,R1、 R2是电热丝，R1=552,R2=1102。开关S旋到不同的位置，分别接触两个不同的触点，使挂烫 机有关闭、慢热、速热三个挡位。当开关S接触 两个触点时，挂烫机处于慢热挡；若挂烫 机在速热挡工作1min,电热丝产生的热量为 o220V (第4题图) 96 第十五章电能与电功率 5.★小明家新买一个电蒸锅，如图所示为其内部简化电路图，它有加热和保温两个挡位。R,、R2均为发热 电阻，R1的阻值为4842，加热挡功率为1200W。已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃)。求： (1)电蒸锅正常工作时，保温挡的功率。 (2)电蒸锅正常工作时，电阻R2的阻值。 (3)某次电蒸锅对水加热时，加热效率为84%，要使1.2kg的水温度升高75℃需要消耗的电能。 220V (第5题图) ■■■类型三三挡位电热器■■■ 6.[2025湛江雷州二模]小张想设计一个有“低温”“中温”和“高温”三个挡位的电 加热器，其电路图如图所示，电源电压为220V,R1、R2是电热丝，开关S接触 相邻的两个触点。她准备了三根电热丝，R,=2422,另外两根电热丝的阻值分 R 3 °4 别是1212和2422，R2该选取阻值为 2的电热丝。开关S接触“1” 。220V。 “2”两个触点时，通电1min,电流产生的热量是 J (第6题图) 7.图甲是一款多功能养生壶，图乙是它的简化电路图，其中R1、R2为电热丝，R1=R2且电阻不变， 下表为其铭牌，其中高温挡的额定功率已模糊不清，已知c水=4.2×103J/(kg·℃)。在正常工作 的情况下，试问： 项目 参数 B 电源电压V 220 低温挡功率/W 200 中温挡功率/W 400 。220V 甲 乙 高温挡功率/W (第7题图) 容积/1 1.5 (1)在标准大气压下，将初温是30℃的一壶水烧开，水需要吸收多少热量？ (2)高温挡功率是多少？ (3)若养生壶用高温挡来加热且加热效率为75%，烧开这一壶水需要多长时间？ “答案与解析”见P53 97