7多档位开关控制计算（原卷版）

多档位开关控制类型是要求学生掌握最多的知识点，尤其是复杂动态电路中，首先学生要对电路图进行串联、并联之分，然后对应出档位；其次就是定好串联和并联之后如何在电源电压不变的情况下找出最大电功率或者最小电功率从而找出档位；最后就是串联、并联电路特点一定要熟记于心更好的面对混合电路时准确找出应对应最大或者最小电功率。在学习焦耳定律以后，会遇到运用焦耳定律解决电热毯、电热水器、电饭锅、电暖气等发热体的档位问题，也会遇到电吹风、豆浆机等既发热又做功的用电器的档位问题。多档位的实质是在电压不变时，利用多开关控制接入电路中电阻的大小，从而改变用电器电功率来实现对档位的控制。常见的档位：高温档、中温档、低温档；加热档、保温档。家庭电路中电源电压U＝220V，根据知R总越大，P实越小，档位越低；R总越小，P实越大，档位越高。高温档：在相同时间内放出的热量最多，热功率最大，电阻最小；中温档：在相同时间内放出的热量低于高温档，热功率低于高温档，电阻高于高温档；低温档：在相同时间内放出的热量最少，热功率最小，电阻最大。电路图如下：电路图（短路式）（并联式）（单刀双掷开关）低温档闭合S，两电阻串联，闭合S，只有R2接入电路，S1断开，S2接b，R1、R2串联，中温档只闭合S1，断开S2，只有R1接入电路，高温档闭合S、S0，只有R1接入电路，S、S0均闭合，R1、R2并联，S1闭合，S2接a，R1、R2并联，原理利用开关控制局部短路的方式改变接入电路的电阻阻值大小，从而实现不同档位的切换。利用串并联电路电阻关系改变接入电路的电阻阻值大小，从而实现不同档位的切换。利用单刀双掷开关控制电路的通断，改变接入电路的电阻大小，从而实现不同档位的切换。并联电路中求解总功率时，可以采用两种方法：方法一：求出总电阻，然后再求解总功率（此方法计算量大，不推荐）；方法二：根据公式求解较为方便。技巧点拨1.电阻的求解由单独接入一个电阻的档位对应的功率进行求解；2.串并联电路中，，。1、如图是多挡位电热器的工作电路图，电热器内只有两个阻值分别为R1＝50Ω和R2＝100Ω的电热丝；旋钮开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有“0、1、2……9”共10个金属触点；可以绕中心轴转动的旋钮开关两端各有一个金属滑片，转动旋钮开关可以将相邻的触点连接。如旋钮上的箭头指向图中位置D时，金属滑片将2、3触点接通，同时另一端将7、8触点接通。电源电压为220V。用这个旋钮开关可以实现电热器有多挡位加热功率的要求。请回答：（1）该电热器可有几个不同加热挡位？（2）将此电热器接入家庭电路中，电热器在正常工作时每个挡位的功率各是多大？分别指出旋钮开关接在哪个挡位。2、如图为某品牌多功能电饭煲的简化电路原理图，电饭煲的额定电压是220V，R2＝88，R3＝176，旋转开关置于O和a时为关闭状态，分别置于a和b、b和c、c和d，能实现低、中、高三个加热档位的转换。低温档与高温档电流表的示数比为1∶6，不计温度对电阻的影响。（1）开关置于（选填A．abB．bcC．cd）时，电饭煲处于中温档；（2）电饭煲处于中温档时，在额定电压下持续工作12min消耗的电能是；（3）电阻R1＝。3、康康家里有一台电火锅，部分技术参数如下表，图甲是其内部电路的工作原理简图，R1、R2均为阻值不变的加热电阻，通过开关S、S1、S额定电压220V高温挡1100W低温挡880W保温挡×××W（1）电火锅正常工作时，锅内水温随时间变化的图象如图所示。若用高温挡把质量为4kg、初温为50℃的水加热到60℃，求此过程中水吸收的热量和电火锅的热效率；（2）若改用低温挡给（1）问中的水加热，请比较使用高温挡还是低温挡更节能；（3）求电火锅正常工作时保温挡的电功率。4、小超研究了家里的智能电热马桶盖（如图甲），设计出如图乙所示的便座加热电路，R1和R2是两个定值电阻（表示两个电热丝），单刀双掷开关S2可接a或b，该电路通过开关S1和S2的不同接法组合，实现“高温挡、中温挡、低温挡”三种加热功能（见下表）。求：S1断开断开闭合闭合S2接b接a接a接b功率P0=0P1=24.2WP2=48.4WP3（1）R1的阻值是多少？（2）表中的P3是多少？（3）不使用其他用电器，只让便座加热电路以高温挡工作5min，标有“3000imp/kW⋅h”的电能表指示灯闪烁了20次，电路两端实际电压是多少？5、小洲家买了一个三挡位的电烤炉，电烤炉加热板部分的简化电路如图甲所示，R1、R2是定值电阻，可通过旋转开关实现高、中、低挡位切换。电烤炉的相关参数如表格所示，求：额定电压220V高温档功率中温档功率484W低温档功率242W（1）R1的阻值；（2）电烤炉高温挡的功率；（3）若在用电高峰期，家庭电路的实际电压为200V，电烤炉在高温挡工作30min能使图乙中的电能表表盘转动的圈数。6、为了应对家中天然气停气而不能及时烧热水，妈妈从商场买了一个电热水壶，其部分铭牌信息如图甲所示，图乙为电热水壶的工作电路R1、R2均为电热丝，当开关S接a、b触点时，电热水壶的挡位不同。求：(1)求额定保温时的电流；(2)R1和R2的阻值；(3)在用电高峰期，关闭家中其他用电器，只让电热水壶通电，使其处于加热状态3min，电能表（如图丙所示）的转盘转了120r，则电热水壶加热的实际电压为多少？7、如图甲所示为某电热水器的原理图，通过电磁继电器自动控制电热水器实现加热状态和保温状态的挡位变换，R1、R2为电热丝，其中加热功率为110W，保温功率为40W。红灯、绿灯是电热水器工作时的指示灯，忽略指示灯对电路的影响。求：型号LWLZ20﹣19电源AD220V、50Hz加热功率1000W保温功率40W水容量1.0L（1）当电路处于加热状态时，灯亮；（“红”或“绿”）（2）该热水器加热挡工作5min电热丝产生的热量；（3）电热丝R2的阻值；（4）控制电路电源电压恒为6V，R3为滑动变阻器，规格为“250Ω2A”，R0为热敏电阻（置于电热水器内），其阻值随温度的变化如图乙所示，工作时，当电磁铁线圈中的电流I≥10mA时，电磁铁的衔铁才能被吸下来；小明通过调节滑动变阻器的滑片来改变电热水器的最高温度，结果无论怎样调节都无法使最高温度达到40℃，请你通过计算说明，应该如何改进原来的控制电路才能实现最高温度达到40℃。（要求不能改变原电路中各元件的规格）8、如图甲为新型电饭锅，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1100W。已知R1=55Ω，问：(1)处于高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流是多大？(2)求电阻R2的阻值。(3)当S1断开，S2连接触点B时，处于低温挡，求此时电路的总功率。(4)如图丙是在一次煮饭过程中电饭锅功率与时间的关系图像，求本次煮饭过程中电饭锅消耗的电能。9、如图甲所示为小明家的电饭锅，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三级，额定电压为220V，加热功率为1210W。电饭锅的简化电路图如图乙所示，有加热和保温两挡，由开关S调节，其中R1和R2均为发热电阻，且阻值不随着温度的变化而改变。求：（1）小明想利用如图丙所示的电能表测量电饭锅的保温功率，他关闭家里的其它用电器，让电饭锅处于“保温”状态下正常工作，观察到电能表转盘在5min内转了22圈。则该电饭锅的保温功率为多少？（2）电阻R1、R2的阻值分别为多少？（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，三级能效的热效率值（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2.2kg的水加热到100℃，电饭锅正常工作用时700s。已知c水=4.2×103J/(kg℃)，请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。10、某班级教室里有一款饮水机，其工作电路可简化为如图甲所示的电路。S是温度控制开关，根据饮水机内水杯中水温的变化自动切换加热和保温两种工作状态，R1、R2是加热管的电阻（不考虑阻值受温度变化影响），它的部分技术参数如表所示、试回答下列问题：（1）S闭合时，饮水机处于工作状态。R2的阻值是Ω。（2）水杯中装满20℃水时，饮水机正常工作，加热多长时间可将水烧开？[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），当时气压设定为1标准大气压，不考虑热损失]（3）最近一次使用时，加热管