沪科版物理九年级全一册同步提优训练：第十六章电流做功与电功率专题训练电热器多档位问题（有答案解析）

1、专题训练 电热器多挡位问题 1.(2021广元)某款迷你电炖盅有加热和保温两个挡,加热挡的功率为100 W,如图所示是其简化的电路图,已知R1=4R2,电炖盅的旋钮开关处于图示位置时是挡,电炖盅在保温挡工作10 min产生的热量是J。2.(2021聊城)某型号的电热毯有高温和低温两个挡,其内部电路原理图如图所示,主要参数如图下表所示,R1是发热体,以下说法正确的是()额定电压220 V高温发热功率121 W低温发热功率44 W频率50 HzA.当S闭合时是低温挡B.发热体的电阻是40 C.在低温挡工作1 min发热体产生的热量是44 JD.实际电压为200 V时,高温挡实际发热功率是100 W

2、3.(2021济南)小亮家新买了一辆汽车,车上的座椅垫具有电加热功能,如图甲所示。通过观察和研究,他了解到该座椅垫有“高温”“低温”和“关”三个挡位,“高温”挡功率为36 W,“低温”挡功率为20 W。该座椅垫加热部分的电路简图如图图乙所示,电源电压为24 V,S为挡位切换开关。R1和R2为电热丝。当座椅垫处于“高温”挡加热时,求:(1)通过座椅垫的电流。(2)电热丝R1的阻值。(3)座椅垫工作5 min产生的热量。4.(2020青岛)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甲所示,其中R1和R2均为阻值不变的发热电阻。某次使用该电热水壶烧水过程中,消耗的电功率随时间变化的图像如

3、图图乙所示。求:(1)该电热水壶加热和保温时的电流之比。(2)电阻R2的阻值。(3)给1.2 kg的水加热,使水温从20 升至80 ,热水壶的工作效率为90%,需要加热多长时间。c=4.2103 J/(kg)规律方法串联电路中电热器多挡位问题分析:如图图所示,当S断开时,R1、R2串联,电路中总电阻大,根据公式P=U2R可知,电路中总功率小,此时电热器处于“保温”状态;当S闭合时,R2短路,电路中总电阻小,根据公式P=U2R可知,电路中总功率大,此时电热器处于“加热”状态。 5.如图所示是某电器内部的电路结构图,R1、R2为阻值相同的电热丝。如图所示,不同的连接方式其发热功率不同。下列说法中不

4、正确的是()A.图甲的发热功率与图丙的发热功率相等B.图丁的发热功率是图丙的发热功率的2倍C.图丙的发热功率是图乙的发热功率的2倍D.图丁的发热功率是图乙的发热功率的4倍6.(2021淄博)如图甲所示是某款即热式电热水龙头,图乙是它的电路原理图,R1和R2是阻值分别为22 和44 的电热丝。通过旋转手柄改变与开关S接触的两个相邻触点,实现冷水、温水、热水挡的切换。则()A.开关S接触2、3触点时,水龙头放出的是热水B.开关S接触3、4触点时,电热丝R1、R2串联C.水龙头在温水挡正常工作时的电流是15 AD.水龙头在热水挡正常工作时的功率是3300 W7.具有防雾、除露、化霜功能的汽车智能后视

5、镜能保障行车安全,车主可通过旋钮开关实现功能切换。如图所示是模拟加热原理图,其中测试电源的电压为10 V,四段电热丝电阻均为10 ,防雾、除露、化霜所需加热功率依次增大。下列说法中正确的是()A.开关旋至“1”挡,开启化霜功能B.开启防雾功能,电路总电阻为5 C.化霜与防雾电路的总功率之差为15 WD.从防雾到除露,电路总电流变化1 A8.(2020广东)某款电热饮水机具有加热和保温两挡,额定电压为220 V。如图甲所示是其电路原理图。S0为温控开关,R1、R2为电热丝(阻值不变),某饮水机在额定电压下工作的电功率P与时间t的关系图像如图图乙所示。求:(1)饮水机处于加热挡阶段消耗的电能。(2

6、)饮水机处于保温挡时,通过R1的电流。(3)R2的阻值。9.(2021广安)在抗击新冠肺炎疫情期间,中医为诊疗发挥了积极作用,成为世界瞩目的“中国战法”重要组成部分。如图甲所示为小艺同学家的电中药壶,有“猛火”和“文火”两个挡位,工作电路简化原理如图图乙所示,其中S为挡位开关,R1、R2为定值电阻,A、B为阻值可忽略不计的指示灯。当电中药壶处于猛火挡时,红灯亮;处于文火挡时,绿灯亮。已知电中药壶的额定电压为220 V,猛火挡的额定功率为2420 W,R2=180 。(1)判断A灯是红灯还是绿灯。(2)求电中药壶文火挡的额定功率。(3)暑假的一天晚上,小艺用电中药壶帮奶奶熬药,先用猛火挡加热6

7、min至沸腾后,再用文火挡慢熬30 min,共消耗电能0.3 kWh,由此计算电中药壶的实际电压。10.(2021赤峰)中国的厨艺最讲究“火候”二字,如图甲所示的智能蛋糕机就是采用智能化技术控制制作过程不同时间段的温度,制作出口感好、营养价值高的蛋糕。该蛋糕机的部分参数如图下表所示。U额=220 V额定功率/W中温440高温880(1)求该蛋糕机正常工作时,中温挡和高温挡的电流之比。(2)求该蛋糕机正常工作处于中温挡时电路的总电阻。(3)小明课下查得其实际工作的简化电路图如图图乙所示,S1为单刀单掷开关,S2为单刀多掷开关,R1、R2为电加热丝。请判断蛋糕机处于高温、中温、低温挡时开关S1、S

8、2所处的状态;并计算该蛋糕机低温挡的额定功率。规律方法并联电路中电热器多挡位问题分析:如图图所示,当S闭合时,R1、R2并联,电路中总电阻小,根据公式P=U2R可知,电路中总功率大,此时电热器处于“加热”状态;当S断开时,电路中仅有R2工作,电路中总电阻大,根据公式P=U2R可知,电路中总功率小,此时电热器处于“保温”状态。答案解析1.保温1.21042.D3.(1)由P=UI可得,处于“高温”挡加热时,通过座椅垫的电流:I=P高温U=36W24V=1.5 A。(2)由电路图知,开关S接高温挡位时,电路为R1的简单电路,根据I=UR可得,电热丝R1的阻值:R1=UI=24V1.5A=16 。(

9、3)座椅垫工作5 min产生的热量:Q=W=P高温t=36 W560 s=1.08104 J。4.(1)由图乙知,加热功率为P1=1600 W,保温功率为P2=400 W,根据P=UI,在电压不变时,功率与电流成正比,该电热水壶加热和保温时的电流之比为1600 W400 W=41。(2)当开关S接1时为R1的简单电路;当开关S接2时,两电阻串联。由串联电路总电阻大于其中任一分电阻,根据P=U2R可知,S接2时总功率最小,此时为保温挡,则S接1时为加热挡,加热状态时电路中的电阻:R1=U2P1=(220V)21600W=30.25 ;保温时电路的总电阻为R串联=U2P2=(220V)2400W=

10、121 ;由串联电阻的规律可得,R2的阻值:R2=R串联-R1=121 -30.25 =90.75 。(3)水温从20 升至80 需要吸收的热量:Q吸=cmt=4.2103 J/(kg)1.2 kg(80 -20 )=3.024105 J;加热时热水壶的工作效率为90%,由=Q吸Q放100%,需要的加热时间:t=Q吸P1=3.024105J1600W90%=210 s。5.A解： 设R1=R2=R,按图甲连接,R1和R2中没有电流通过,电路属于断路,电功率P甲=0 W;按图乙连接,R1与R2串联,电功率为P乙=U2R1+R2=U22R;按图丙连接,R2未接入电路中,只有R1工作,P丙=U2R1

11、=U2R;按图丁连接,R1与R2并联,电功率为P丁=U212R=2U2R。综上分析,可知A不正确,符合题意。6.D解： 当开关S接触1、2触点时,电路不通电,电热丝不工作,水龙头放出的是冷水;当开关S接触2、3触点时,电路中只有R2工作,根据P=U2R可知,此时的电功率:P=U2R2=(220V)244=1100 W;此时电路的电流:I=UR2=220V44=5 A。当开关S接触3、4触点时,R1、R2并联,根据P=U2R可知,此时的电功率:P=U2R1+U2R2=(220V)222+(220V)244=2200 W+1100 W=3300 W。比较可知,当开关S接触2、3触点时,水龙头放出的

12、是温水,当开关S接触3、4触点时,水龙头放出的是热水。7.C解： 当开关旋至“1”挡时,两段电阻丝串联接入电路,此时电路总电阻最大,为R串=2R=210 =20 ,由P=U2R可知,此时电功率最小,开启防雾功能,故A、B错误。此时电路中的电流:I1=UR串=U2R=10V20=0.5 A,电路的总功率:P1=UI1=10 V0.5 A=5 W。当开关旋至“2”挡时,一段电阻丝单独接入电路,电阻较大,电路消耗的功率较小,此时为除露功能,此时电路中的电流:I2=UR=10V10=1 A;从防雾到除露,电路总电流的变化量:I2-I1=1 A-0.5 A=0.5 A,故D错误。当开关旋至“3”挡时,两

13、段电阻丝并联接入电路,总电阻最小,总功率最大,此时为化霜功能,电路的总电阻:R并=12R=1210 =5 ,电路的总电流:I3=UR并=10V5=2 A,此时总功率:P3=UI3=10 V2 A=20 W,则化霜与防雾电路的总功率之差为P3-P1=20 W-5 W=15 W,故C正确。8.(1)由图乙知,加热挡的功率为P加热=484 W,加热时间为t=5 min=300 s,饮水机处于加热挡阶段消耗的电能:W=P加热t=484 W300 s=1.452105 J。(2)当开关S、S0闭合时,R1与R2并联,电路中的总电阻最小,根据P=U2R可知,饮水机的总功率最大,此时处于加热挡;当只闭合开关

14、S时,电路为R1的简单电路,饮水机处于保温挡;根据图乙知,保温挡的功率为44 W,根据P=UI知,保温挡时通过R1的电流为I=P保温U=44W220V=0.2 A。(3)因电路的总功率等于各用电器功率之和,所以,加热时电阻丝R2的电功率:P2=P加热-P1=P加热-P保温=484 W-44 W=440 W,因并联电路中各支路两端的电压相等,由P=U2R可得,电阻R2的阻值:R2=U2P2=(220V)2440W=110 。9.(1)当开关S闭合,S接触点N时,电路为R1和指示灯A的串联电路,电中药壶处于猛火挡,此时红灯亮,故A灯是红灯。(2)猛火挡的额定功率为2420 W,根据P=UI=U2R

15、可知:R1=U2P猛火=(220V)22420W=20 ;当开关S闭合,S接触点M时,电路为两电阻和指示灯B的串联电路,电中药壶处于文火挡,故电中药壶文火挡的额定功率:P文火=U2R总=(220V)220+180=242 W。(3)设实际电压为U实,W实=0.3 kWh=1.08106 J,根据W=UIt=U2Rt可知消耗的总电能:W实=U实2R1t1+U实2R总t2=U实220660 s+U实220+1803060 s,即:1.08106 J=U实220660 s+U实220+1803060 s,解得U实=200 V。10.(1)由公式P=UI可知,当电源电压U一定时,电功率P与电流I成正比,则中温挡和高温挡的电流之比:I中I高=P中P高=440 W880 W=12。(2)由公式P=U2R可得,中温挡时电路的总电阻:R中=U2P中=(220V)2440W=110 。(3)由公式P=U2R可知,在电源电压一定时,电路的总电阻越大,电功率越小,即工作挡位越低。由图乙可知,当开关S1闭合,S2接2时,R1与R2并联,电路的总电阻最小,蛋糕机处于高温挡,且P高=U2R1+U2R2;当开关S1闭合,S2