第十八章微专题七多挡位用电器的综合计算人教版物理九年级上学期

微专题七多挡位用电器的综合计算挡位高温挡低温挡电路一个电阻两个电阻串联可知：【专题训练】一、串联型方法指导：一般通过局部短路改变电路中的总电阻.根据P＝U2R

1.(2023年临沂市)随着生活水平的提高，煎饼已由果腹的家庭主食变为临沂的一道美食.图甲是具有两挡加热功能的煎饼锅，图乙是其内部简化电路图.当开关S1

和S2

均闭合时，煎饼锅的加热功率为968W；仅闭合开关S1时，煎饼锅的工作电流为1A.求：甲乙

(1)当开关S1

和S2

均闭合时，煎饼锅的工作电流和电阻R1

的阻值. (2)电阻R2

的阻值.

解：(1)由图乙可知，当开关S1和S2

均闭合时，R2

被短路，电路为R1的简单电路.由P＝UI可知此时电路中的电流为

(2)仅闭合开关S1时，两电阻串联.由欧姆定律可知此时电路中的总电阻为由串联电路的电阻特点可知电阻R2

的阻值为R2＝R总－R1＝220Ω－50Ω＝170Ω.挡位高温挡低温挡电路两个电阻并联一个电阻二、并联型方法指导：将两电阻并联，通过开关的开闭改变总电阻.

2.(2023年广东省)图甲是用某款3D打印笔进行立体绘画时的场景.打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化.加热电路简化后如图乙所示，电源电压恒为6V，R1

和R2

为发热电阻丝.只闭合S1

时低温挡工作，S1、S2

都闭合时高温挡工作，高温挡和低温挡的功率比为4∶3，R1＝4Ω，忽略电阻丝阻值随温度变化.求：(1)通过R1

的电流.(2)低温挡的功率.(3)R2

的电阻值.甲乙

解：(1)电源电压恒为6V，R1＝4Ω，则通过R1

的电流为

(2)只闭合S1

时低温挡工作，此时电路为只有R1的简单电路，则低温挡的功率为

(3)高温挡和低温挡的功率比为4∶3，则高温挡功率为

S1、S2

都闭合时为高温挡，此时R1、R2

并联，因R1前后电压不变，电阻不变，所以功率不变，故R2

的功率为

P2＝P高－P低＝12W－9W＝3W， 则R2

的电阻值为挡位高温挡中温挡低温挡电路电阻并联一个电阻电阻串联可知：三、串并联转化方法指导：通过开关的开闭改变电路的连接方式，从而改变电路的总阻值.根据P＝U2

R额定电压220V额定功率高温中温440W低温

3.下图是电烤箱的等效电路图，其中R1

和R2

是两个阻值相同的电热丝，单刀双掷开关S2

可接1或2，再结合开关S1，可使该电烤箱在高温、中温和低温三挡之间切换.其工作时的部分参数如表所示.(1)求高温挡和低温挡的功率.

(2)若不计热损失，用高温挡把1kg的蛋液从20℃加热到68℃需要多长时间？实际上花了2.5min，此烤箱在高温挡工作时的热效率是多少？[蛋液的比热容c＝2.2×103J/(kg·℃)]

解：S1闭合，S2

接2时，只有R1

工作，处于中温挡.S1闭合，S2

接1时，R1和R2

并联，处于高温挡.S1

断开，S2接2时，R1

和R2串联，处于低温挡.＝＝高温挡的功率为P高温＝

U2R并(220V)2

55Ω＝880W，当R1和R2

串联时，总电阻R串＝2R1＝220Ω，低温挡的功率为P低温＝

U2R串(220V)2

220Ω＝220W.1.056×105

J(2)1kg的蛋液从20℃加热到68℃需要吸收热量为Q吸＝cmΔt＝2.2×103J/(kg·℃)×1kg×(68℃－20℃)＝1.056×105

J， 若不计热损失，则消耗电能为

W＝Q吸＝1.056×105J， 需要加热的时间t＝

WP高温880W＝＝120s，η＝实际消耗电能为W实＝P高温

t＝880W×2.5×60s＝1.32×105

J，则热效率为Q吸W实

1.056×105J×100%＝

1.32×105J×100%＝80%.能为W＝.四、有关电能表的综合计算方法指导：根据电能表转盘转过的圈数计算用电器消耗的电nN其中n为电能表在一定时间内转盘转过的圈数；N为电能表上标定的每消耗1kW·h的电能转盘转动的圈数.4.(2023年西宁市)小宁家的电饭煲额定电压为220V，有加热和保温两种工作状态，额定加热功率为2000W.问：

(1)在正常加热状态下，将2.5kg的水从20℃加热到沸腾，水吸收的热量是多少？[气压为标准大气压，c水＝4.2×103J/(kg·℃)] (2)若此电饭煲的加热效率为84%，则(1)的加热过程需要多长时间？

(3)小宁想利用家里的电能表测量电饭煲的实际加热功率，于是小宁断开家中其他用电器，让电饭煲单独处于加热状态，观察到电能表转盘在10min内转了180转(电能表如图所示)，则此电饭煲的实际加热功率为多少？

解：(1)已知在标准大气压下水的沸点为100℃，则水吸收的热量为

Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103

J/(kg·℃)×2.5kg×(100℃－20℃)＝8.4×105

J.

(3)“600revs/(kW·h)”表示电路中用电器每消耗1kW·h电能，电能表转盘转600圈.

电饭煲单独处于加热状态下工作，转盘在10min内转了180圈，消耗的电能为电饭煲的实际加热功率为五、电与热综合方法指导：电阻消耗的电能全部用来发热时，Q吸＝W，其中Q吸＝cm(t－t0)，W＝UIt.

5.(2023年阜新市)小新家的电饭锅有加热和保温两种挡位，其内部简化电路如图所示.米饭煮熟后，开关S1自动断开，同时开关S2

自动闭合，指示灯亮，电饭锅处于保温状态.电饭锅加热挡功率为1100W，R2

阻值为1075Ω.问：(1)电饭锅将0.5kg米饭从20℃加热到100℃，米饭吸收的热量是多少？[米饭的比热容c＝4.0×103

J/(kg·℃)](2)加热电阻R1的阻值是多少？(3)若指示灯两端的电压为5V，通过R2

的电流是多少？小灯泡的实际功率是多少？解：(1)米饭吸收的热量为Q吸＝cm(t－t0)＝4×103J/(kg·℃)×0.5kg×(100℃－20℃)＝1.6×105

J.(2)开关S1

闭合，S2

断开，电饭锅处于加热挡位，此时电路为加热电阻R1

的简单电路，加热电阻R1

的阻值为

(3)开关S2

闭合，S1

断开，电饭锅处于保温挡位，此时灯泡和R2

串联接入电路，串联电路总电压等于各部分电压之和，根据欧姆定律可得此时通过R2

的电流为

根据串联电路中各处电流相等的规律可知小灯泡的实际功率为

PL＝ULI＝5V×0.2A＝1W.t0)，W＝UIt，效率η＝

六、有关电热效率的综合计算方法指导：由于存在热损失等原因，Q吸<W，其中Q吸＝cm(t－Q吸

W.

6.(2023年东莞市三模)图甲为某一款多挡位电热水器，某内部简化电路如图乙所示.该电热水器有低挡位、中挡位和高挡位三个工作挡位.已知U＝220V，R1＝44Ω，R2＝88Ω，c水＝4.2×103

J/(kg·℃).甲乙(1)将50kg的水从20℃加热到60℃，求水吸收的热量.(2)求该电热水器低挡位工作时的功率.

(3)当电热水器用高挡位加热时，将50kg的水从20℃加热到60℃用时1.5h，求电热水器此挡位的加热效率.(保留一位小数)＝

解：(1)水吸收的热量为

Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×50kg×(60℃－20℃)＝8.4×106J. (2)已知R1<R2，当电路中只有R2

时，电路的电阻最大，由P＝U2

R可知电路的电功率最小，即低挡位，则低挡位工作时的功率为P低＝U2

(220V)2

R2

88Ω＝550W.(3)由图可知，当S1和S2

均闭合时，R1

和R2

并联，由并联电U2

R可知此时电路的电阻特点