苏科版初中九年级物理专项素养综合练(十九)多挡位电热器的相关计算课件

专项素养综合全练（十九）多挡位电热器的相关计算1.(跨学科·物理学与日常生活)(2024江苏南京钟英中学期末)如图所示,小林设计了一个加热装置电路。已知电源电压为220V,电阻丝R1=110Ω(电阻丝阻值不改变)。当开关S1断开、S2接b时,整个电路的发热功率为550W。下列有关说法中错误的是(

)A.电阻丝R2的阻值为88ΩB.利用该加热装置能够实现高温、中温和低温三挡加热C.当开关S1断开、S2接a时,加热装置处于低温挡D.当电路接高温挡时,整个电路的发热功率为550WD解析由电路图可知,当开关S1断开、S2接b时电路为R2的简

单电路,加热装置处于中温挡;当开关S1闭合、S2接b时R1与R2

并联,电路的总电阻最小,加热装置处于高温挡;当开关S1断

开、S2接a时R1与R2串联,电路的总电阻最大,加热装置处于低

温挡,所以该加热装置能实现高温、中温、低温三挡加热,故

B、C正确;当开关S1断开、S2接b时,电路的发热功率为550

W,则R2=

=

=88Ω,故A正确;当开关S1闭合、S2接b时,R1与R2并联,加热装置处于高温挡,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,且各支路两端的电压相等,所以,发热功

率:P高=P1+P2=P1+P中=

+P中=

+550W=990W,故D错误。2.(2024江苏江阴期末)某型号家用电饭锅有高温蒸煮和保温焖饭两个挡位,其原理如图所示,R1和R2为加热电阻,且R1∶R2=9∶1,下列说法正确的是

(

)A.当S接1时,R1和R2并联接入B.当S接2时,电饭锅处于高温蒸煮挡C.电饭锅高温蒸煮挡和保温焖饭挡的电功率之比为10∶1D.若将电路中R1、R2位置对调,高温蒸煮挡功率增大C解析由图可知,当S接1时,加热电阻R1被短路,电路为R2的简

单电路,故A错误;设电源电压为U,由P=UI=

可得,当S接1时,电路消耗的功率:P1=

,当S接2时,R1和R2串联,此时电路消耗的电功率:P2=

,比较可知P1>P2,所以S接1时,电饭锅处于高温蒸煮挡,当S接2时,电饭锅处于保温焖饭挡,故B错

误;电饭锅高温挡和保温挡的电功率之比为

=

,因为R1∶R2=9∶1,即R1=9R2,所以

=

=

,故C正确;若将电路中R1、R2位置对调,开关接1时R2被短路,电路为R1的简单电

路,此时为高温蒸煮挡,则对调后高温蒸煮挡消耗的功率:P1'=

,且对调前高温蒸煮挡消耗的功率:P1=

,由题知R1>R2,所以P1'<P1,即对调后高温挡功率减小,故D错误。A.电阻R1的阻值为484ΩB.接通3、4触点让烤火器正常工作5s,消耗的电能为500JC.高温挡额定功率为342WD.实际电压为200V时,仅用此烤火器中温挡工作36s,电能表

转盘转5圈3.(跨学科·物理学与日常生活)(2024江苏南京南师附中树人学校期末)斌斌家有个烤火器,其内部简化电路如图甲所示,烤火器有高温、中温、低温三个挡位,中温挡额定功率为242W,低温挡额定功率为100W,电阻R3=80Ω,他家电能表如乙图所示。以下分析正确的是(

)

D解析由图知,当开关置于“2、3”时,电阻R1、R2串联,电路

中总电阻最大,电源电压一定,由P=

可知此时烤火器处于低温挡;当开关置于“3、4”时,R1被短路,只有电阻R2接入电

路,此时烤火器处于中温挡;当开关置于“4、5”时,电阻R2、

R3并联,电路中总电阻最小,此时烤火器处于高温挡;中温挡功

率P中=242W,R2=

=

=200Ω;低温挡功率P低=100W,R1、R2串联的总阻值:R串=

=

=484Ω,则R1=R串-R2=484Ω-200Ω=284Ω,故A错误;接通3、4触点时,烤火器处于中

温挡,正常工作5s消耗的电能:W中=P中t=242W×5s=1210J,故

B错误;接通4、5触点时,烤火器处于高温挡,电阻R2、R3并联,

R2、R3的电功率:P2=P中=242W,P3=

=

=605W,高温挡功率:P高=P2+P3=242W+605W=847W,故C错误;接通3、4

触点时,烤火器处于中温挡,电路中只有电阻R2,烤火器工作36s实际消耗的电能:W=

t'=

×36s=7200J=0.002kW·h,电能表的转盘转数n=2500r/(kW·h)×0.002kW·h=5r,故D正确。4.(跨学科·物理学与日常生活)(2024江苏苏州高新区实验初中月考)图甲为一款电煎药壶,工作电路简化为图乙,它在工作时,有高温、中温和低温三个挡位,已知电热丝R1规格为“220V

400W”,R2规格为“220V

200W”。当S接1,同时S0断开时,电路处于

挡;电煎药壶在高温挡正常工作时,放出热量的70%被药液吸收,则正常工作1min能使

kg药液的温度升高6℃。[假设药液的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]低温1解析由图乙可知,当S接1,S0断开时,R1、R2串联,根据串联电

路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最大,由P=

可知,电路中的总功率最小,电煎药壶处于低温挡;当S接2,S0闭合

时,R1、R2并联,电路中的总电阻最小,总功率最大,电煎药壶

处于高温挡;当S接2,S0断开时,只有R2工作,电煎药壶处于中

温挡;由于电路的总功率等于各用电器的电功率之和,所以电

煎药壶的高温挡功率P高=P1+P2=400W+200W=600W,由P=

可知,电煎药壶在高温挡正常工作1min放出的热量Q=W=P高t=600W×1×60s=36000J,根据题意可知,药液吸收的热量

Q吸=70%Q=70%×36000J=25200J,由Q吸=cmΔt可知,药液的

质量m=

=

=1kg。5.(跨学科·物理学与工程实践)(2024江苏常州实验初中期末)一款多挡位电热水器,其内部简化电路如图所示,调节开关S1、S2时,电热水器有低温挡、中温挡和高温挡三个挡位,已知电热水器的额定电压为220V,低温挡的额定功率为880W,中温挡的额定功率为1320W,R1、R2为电热丝且R1<R2,电热水器的加热效率为80%,设电热水器工作时电热丝的阻值不变。(1)电热水器在低温挡正常工作时,电路中的电流为

A;(2)在用电高峰期,电热水器工作时的实际电压为198V,此时电热水器在低温挡时的电功率为

W;(3)闭合开关S1、S2,电热水器将60kg水从28℃加热到50℃

所用的最短时间为

h。4712.80.875解析

(1)由P=UI可知,电热水器在低温挡正常工作时的电

流:I低=

=

=4A;(2)当S1、S2都闭合时,R1、R2并联,电路的总电阻最小,根据P=

可知,电路的总功率最大,电热水器处于高温挡;由于R1<R2,所以当S1闭合、S2断开,只有R1工作

时,电热水器处于中温挡;当S2闭合、S1断开,只有R2工作时,电

热水器处于低温挡,由P=

可知,R2的阻值:R2=

=

=55Ω,则当实际电压为198V时,电热水器在低温挡时的电功率为P低实=

=

=712.8W;(3)高温挡的功率为P高=P低+P中=880W+1320W=2200W;水吸收的热量:Q吸=c水

m(t-t0)=

4.2×103J/(kg·℃)×60kg×(50℃-28℃)=5.544×106J,由η=

可知,电热水器消耗的电能:W=

=

=6.93×106J,由P=

可知,加热所用的最短时间:t=

=

=3150s=0.875h。6.(跨学科·物理学与日常生活)(2024江苏南京金陵汇文学校期末)图甲所示的智能蛋糕机采用智能化技术,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。小明查得其实际工作的简化电路图如图乙所示,S1为单刀开关,S2为单刀多掷开关,R1、R2为电加热丝。该蛋糕机的部分参数如表所示。

额定电压/V220额定功率/W中温440高温880(1)求该蛋糕机中温挡正常工作时的电阻。(2)求蛋糕机处于高温挡时,正常工作10min产生的热量。(3)求该蛋糕机低温挡的额定功率。解析

(1)由P=

可得,中温挡时电路的总电阻为R中=

=

=110Ω;(2)高温挡产生的热量W=P高t=880W×10×60s=5.28×105J;(3)由公式P=

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;由乙图可知,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=

+

;当开关S1闭合,S2接1时,只有R1接入电路,电路的总电阻等于R1阻值,蛋糕机处于中温挡,且P中=

,R1=R中=110Ω;当开关S1断开,S2接3时,R1与R2串联,电路的总电阻最大,蛋糕机处于低温挡,且P低=

;因为P高=

+

,所以在高温挡下,R2的功率为P2=P高-P1=P高-P中=880W-440W=440W,R2的阻值为R2=

=

=110Ω,则蛋糕机处于低温挡时的额定功率为P低=

=

=220W。7.(2024江苏昆山期末)空气炸锅,因其烹制食物脂肪含量低,无油烟味,深受广大市民青睐。某品牌空气炸锅,其发热元件为两个电阻,R1=50Ω,R2=200Ω,额定电压为220V,其内部简化电路如图所示,当开关S1闭合,开关S接b端时为高温挡;开关S1闭合,开关S断开时为中温挡。(1)中温挡正常工作时,求流过电阻R2的电流。(2)高温挡正常工作时,求电阻R1、R2消耗的总功率。(3)若用此空气炸锅加工薯条,原料薯条温度为20℃,炸熟至

少需要达到170℃,求一次炸熟200g薯条需要吸收的热量。[c薯条=3.63×103J/(kg·℃)](4)若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制,空气炸锅将电能转

化为热能的效率为75%,求完成以上烹制需要的时间。

解析

(1)中温挡正常工作时,开关S1闭合,开关S断开,只有R2

连入电路,则流过R2的电流:I2=

=

=1.1A;(2)高温挡正常工作时,开关S1闭合,开关S接b端,R1、R2并联,电阻R1消耗的

功率为P1=

=

=968W,电阻R2消耗的功率为P2=

=