专题训练三 用电器多挡位问题

1、专题训练（三）用电器多挡位问题用电器的多挡位问题是集电热、电功、电功率于一体的综合性问题，是电学问题的重点和难点。其主要类型包括用电器的多挡位问题、电热器的多挡位问题。解答用电器的多挡位问题时关键是弄清楚用电器的工作特点，不同挡位对应的功率、电流、电阻等物理量。例如：豆浆机工作时主要包括加热和打浆两个过程、全自动洗衣机工作时主要包括洗衣和脱水两个过程、电吹风工作时主要明确是吹冷风还是吹热风等。解答电热器类问题需要把握好两个关键点。关键点一：正确判断出电热器的挡位。一般来说，电热器通常有“高温挡”“中温挡”和“低温挡”，根据电功率的公式P可知，当电压一定时，电阻越大，电功率越小，电阻越小，电功率

2、越大，所以高温挡总电阻最小，低温挡总电阻最大。关键点二：明确不同挡位的电热器结构。（1）短路式：如图甲所示，两个电阻串联，用开关S1与其中的一个电阻并联，当两个开关都闭合时，电阻R2短路，只有一个电阻工作，此时为高温挡；当开关S闭合、S1断开时，两个电阻串联，总电阻最大，为低温挡。（2）单刀双掷式：如图乙所示，将主要工作电阻R1放在干路上，一条支路只用导线，另一条支路连接附加电阻。当开关S掷向附加电阻支路时，两电阻串联，为低温挡；当开关S掷向纯导线支路时，只有主要电阻R1工作，为高温挡。（3）并联式：如图丙所示，两个电阻并联，用开关S1控制两个电阻，开关S2控制其中的电阻R2，当开关S1、S2

3、同时闭合时，两个电阻都工作，此时总电阻小，为高温挡；当开关S1闭合、S2断开时，只有电阻R1工作，此时总电阻大，为低温挡。类型一电热器的多挡位问题1.如图3ZT1所示，电阻R1>R2，电源电压均为U，在相同时间内，图甲电路中电阻产生的总热量为Q甲，图乙电路中电阻产生的总热量为Q乙，图丙电路中电阻产生的总热量为Q丙，图丁电路中电阻产生的总热量为Q丁，则（）图3ZT1A.Q甲Q乙Q丙Q丁 B.Q丁Q丙Q乙Q甲C.Q丁Q乙Q甲Q丙 D.Q甲Q丙Q乙Q丁2.电源电压均为U不变时，在相同的时间内，两电阻串联时总电阻最，产生的总热量最，发热功率最；两电阻并联时总电阻最，产生的总热量最，发热功率最。如

4、果电热器处于两电阻串联的状态，则电热器一般处于（选填“高”“中”或“低”）挡位；如果电热器处于两电阻并联的状态，则电热器一般处于（选填“高”“中”或“低”）挡位。3.如图3ZT2所示是电热水壶的工作电路图，闭合开关S1，当电热水壶处于加热状态时，开关S2处于状态。若电热水壶加热状态时的功率为1210 W，则电阻R1。如果保温状态下电热水壶的总功率是加热状态时的10%，则R2的功率为W。图3ZT24.某保温电热水壶电路如图3ZT3所示，S是温控开关，电热水壶上标有“220 V1000 W”字样，保温时R1的电功率为12.1 W，问：（不考虑温度对电阻阻值的影响）（1）当开关S接a时电热水壶处于保

5、温状态还是加热状态？为什么？（2）加热状态时，电热水壶正常工作的电流是多少？（3）R1和R2的阻值各是多少？图3ZT35.某科技制作小组的同学利用两段阻值不同的电热丝R1和R2，设计成具有高、中、低三挡位的电热器，电路图如图3ZT4所示，其中R12R2。在安全情况下，用三挡分别给同一容器中质量均为2 kg的水加热。c水4.2×103 J/（kg·）图3ZT4电热器挡位额定电压额定功率水升高的温度加热时间高温挡220 V10 6 min中温挡220 V8 8 min低温挡220 V100 W4 9 min（1）低温挡的工作电阻阻值是；中温挡的工作电阻阻值是；高温挡的工作电阻阻

6、值是。（2）电热器用中温挡工作时，电热器的效率是多少？6.2018·东营多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图3ZT5乙所示是某品牌养生壶简化电路图。水1×103 kg/m3，c水4.2×103 J/（kg·）图3ZT5项目参数电源电压/V220低温挡功率/W275中温挡功率/W550高温挡功率/W1100容积/L1（1）开关S1、S2处于什么状态，养生壶为高温挡？说明判断依据。（2）求R1的阻值。（3）养生壶在低温挡工作时，求电路中的电流大小。（4）在标准大气压下，使用高温挡将初温是12 的一壶水烧开，若养生壶高温挡加热效率为

7、80%，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。类型二用电器的多挡位问题7.下表为某型号双缸洗衣机的铭牌，请解答下列问题：（1）在额定电压下洗衣时，通过洗衣机的电流为多大？（2）若洗衣用时20 min，脱水用时10 min，则该洗衣机消耗的电能共是多少千瓦时？额定电压220 V频率50 Hz洗衣功率330 W脱水功率300 W最大电流5 A8.小明的妈妈为了改善早餐的营养搭配，买了一台全自动豆浆机，如图3ZT6甲所示。豆浆机的主要结构：中间部位是一个带动刀头的电动机，用来将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热管，负责对液体加热煮沸，如图乙所示。下表是这个豆浆机的主要技术参数，图丙所示是

8、豆浆机正常工作做一次豆浆的过程中电热管和电动机交替工作的Pt图象，请解答下列问题：图3ZT6型号SYL624额定电压220 V频率50 Hz电机功率120 W加热功率1210 W容量1000 mL（1）由图丙可知，豆浆机中的电动机和电热管的连接方式是。电热管工作时把电能转化为能。（2）豆浆机电热管的电阻是多大？（3）豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能是多少？9.如图3ZT7甲所示是某品牌电吹风机，图乙是其内部的电路简图，表格中列出了有关参数。求：图3ZT7型号SHZ2010624热风温度5075 额定功率热风时：1000 W冷风时：120 W额定电压220 V质量0.5 kg（1）画出吹

9、热风和冷风时的等效电路图。（2）计算吹热风时，通过电热丝的电流。（3）某人用此电吹风机吹冷风10 min，吹热风5 min，共消耗多少电能。详解详析1C2大少小小多大低高3闭合40108.94(1)加热状态理由：由电路图可知，开关S接a时，电路为R1的简单电路；当开关S接b时，电阻R1与R2串联。由P可知，当开关S接a时，电功率较大，电热水壶处于加热状态；当开关S接b时，电功率较小，电热水壶处于保温状态。(2)由PUI可得，电热水壶正常工作时的电流：I4.55 A。(3)电热水壶处于加热状态时，电路为R1的简单电路，由P变形可得R1的阻值：R148.4 ；电热水壶处于保温状态时，R1与R2串联

10、，由PI2R可知，电路中的电流：I0.5 A，电路中的总电阻：R440 ，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R2的阻值：R2RR1440 48.4 391.6 。5(1)484 242 161.3 (2)中温挡时只有R2工作，由(1)可知，R242 ，则P中200 W，则W中P中t中200 W×8×60 s9.6×104 J；水吸收的热量：Qc水mt4.2×103 J/(kg·)×2 kg×8 6.72×104 J；电热器的效率：70%。解析 (1)根据P可知，并联电路中的电阻越小，电功率越大，由于R12R

11、2，则只有R1工作时为低温挡，当只有R2工作时为中温挡，当R1、R2并联同时工作时为高温挡。低温挡的工作电阻：R1484 ；中温挡的工作电阻：R2R1×484 242 ；高温挡的工作电阻：由得，R161.3 。6(1)由图知，当开关S1闭合、S2接B时，电阻R1、R2并联，电路中的总电阻最小，由P可知，总功率最大，所以此时养生壶为高温挡。(2)由图知，当开关S1断开、S2接A时，电阻R1、R2串联，电路中的总电阻最大，由P可知，总功率最小，养生壶处于低温挡；当S1，S2接A闭合时，只有电阻R1接入电路，养生壶处于中温挡。由PUI得，在中温挡正常工作时通过R1的电流为I12.5 A，由

12、I得，R1的阻值：R188 。(3)由PUI得，养生壶在低温挡工作时电路中的电流为I低1.25 A。(4)由变形可得水的质量：m水V1×103 kg/m3×1×103 m31 kg，水吸收的热量：Q吸c水m(tt0)4.2×103 J/(kg·)×1 kg×(100 12 )3.696×105 J，由和WPt得，烧开一壶水需要的时间为t420 s。7(1)由公式PUI可得通过洗衣机的电流：I洗衣1.5 A。(2)该洗衣机消耗的电能：WW洗衣W脱水P洗衣t洗衣P脱水t脱水0.33 kW× h0.3 kW× h0.16 kW·h。8(1)并联内(2)由题知，加热功率P11210 W，U220 V，由公式P变形得豆浆机的加热电阻：R40 。(3)由图象可知，豆浆机正常工作做一次豆浆，电热管工作时间t19 min540 s，电动机工作时间t22 min120 s，由公式P变形得豆浆机正常工作做一次豆浆消耗的电能：WP1t1P2t21210 W×540 s120 W×120 s6.678×105 J。9(1)电吹风吹热风时，电动机和电热丝并联，等效