陕西省2020年中考物理一轮复习 基础考点一遍过 第十五章 电功和电热 命题点3 多挡位家用电器相关

命题点3多挡位家用电器相关计算陕西6年真题、副题精讲练方法指导解决家用电器的多挡位问题(1)电阻均为发热电阻：多挡位的实质是利用多开关控制接入电路中总电阻的大小，从而改变用电器电功率来实现对挡位的控制．R总越大，P实越小，挡位低；R总越小，P实越大，挡位高.电路图(短路式)(并联式)(单刀双掷开关)低温挡只闭合S，两电阻串联，只闭合S，只有R2接入电路，S1断开，S2接b，R1、R2串联，212UPRR低22UPR低212UPRR低中温挡//闭合S1，S2接b，只有R1接入电路P中＝高温挡闭合S、S0，只有R1接入电路，P高＝S、S0均闭合，R1、R2并联，P高＝＋S1闭合，S2接a，R1、R2并联，P高＝21UR21UR2212UURR2212UURR(2)发热电阻和定值电阻串联：根据Q＝I2Rt，得P＝I2R计算发热功率，电路电流越大，发热功率越大[如图中，S1、S2均闭合时为高温挡，P高＝；只闭合S1时为低温挡，]21UR20()UPRRR低两挡位电器(2019.34、2017.33、2016.34)考向11.(2019陕西34题8分)如图甲为某校物理小组设计的具有加热和保温功能的电热器内部简化电路．Rt为热敏电阻，阻值随温度升高而减小．R1、R2、R3均为电热丝，且R1＝R2＝400Ω.闭合开关S1、S2，电热器开始加热．(1)控制电路中，电磁铁的上端是__________极．第1题图甲N(或北)(2)加热时，动触点a与上方静触点b、c接通，工作电路的总功率是多少？(3)电磁铁对衔铁的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图乙所示．当电磁铁对衔铁的吸引力为1N时，动触点a与下方静触点d接通，进入保温状态，此时热敏电阻Rt的阻值是多少？(电磁铁线圈电阻不计)(4)保温状态下，R1的功率为64W，则工作电路30s消耗的电能是多少？第1题图乙解：(2)加热时，R1与R2并联，根据P＝UI和I＝得R1工作时的功率P1＝＝121W根据R1＝R2得，R2的功率等于R1的功率，P2＝P1＝121W工作电路的总功率P总＝P1＋P2＝121W＋121W＝242W(3)由图乙可知，F＝1N时，控制电路中的电流I＝0.2A根据I＝得，此时热敏电阻的阻值Rt＝＝30ΩUR221(220V)400URUR6V0.2AUI控制(4)保温时，R1与R3串联，根据P＝UI和I＝得P1′＝IR1，电路中电流I串＝＝0.4A工作电路消耗的电能W＝UI串t＝220V×0.4A×30s＝2640JURP1′R1＝64W400Ω2.(2018副题34题8分)如图甲所示为一款家用食品破壁机，它具有高速粉碎和加热功能，可制作豆浆、米糊、营养粥、果汁等食品，主要参数如下表．高速粉碎时，刀头转速由电动机控制，转速挡位可手动调节．加热时，可用开关S2选择两个大小不同的加热功率．在某次使用破壁机时，刀头以最大转速(以最大功率正常工作)将食物粉碎后，再对食物进行加热，工作原理简化为图乙所示，其中R1、R2均为电热丝．请解答下列与这次使用相关的问题：第2题图额定电压220V额定破壁功率1000W～1500W转速调节挡位10挡额定加热功率800W1210W(1)以最大转速粉碎时，电路中的电流为多大？(计算结果保留一位小数)(2)当S1接2、S2______时，破壁机以大功率加热．在额定电压下，先大功率加热5min，再小功率加热10min，消耗的电能共多少焦耳？(3)电路中R2的阻值是多少欧姆？闭合解：(1)由P＝UI得，最大转速粉碎时电路中的电流I＝≈6.8APU＝1500W220V(2)由P＝得，加热消耗的总电能W总＝W1＋W2＝P1t1＋P2t2＝1210W×5×60s＋800W×10×60s＝3.63×105J＋4.8×105J＝8.43×105JWt(3)以大功率加热时，电路中只有R1工作由P＝UI和I＝得，R1＝＝40Ω以小功率加热时，电路中R1、R2串联工作R总＝＝60.5ΩR2＝R总－R1＝60.5Ω－40Ω＝20.5ΩURU2P大＝（220V）21210WU2P小＝（220V）2800W3.(2017陕西33题7分)如图甲所示为某型号室内电加热器，有高温和低温两个挡位，额定电压为220V，高温挡和低温挡功率分别为2200W和1000W，简化电路如图乙所示．第3题图(1)使用电加热器时，要插入三孔插座，是为了将金属外壳与_____________相连；当开关S1闭合、S2断开时，电加热器处于______温挡．(2)请计算电阻丝R1的阻值和通过电阻丝R2的电流．(结果保留一位小数)(3)在额定电压下，使用高温挡工作3小时，电加热器产生的热量是多少焦耳？大地(或地线)低解：(2)低温挡时只有R1工作，由P＝UI和I＝得R1＝＝48.4ΩS1、S2都闭合时，R1和R2并联，电加热器处于高温挡R2的功率为P2＝P高－P低＝2200W－1000W＝1200W由P＝UI得，通过电阻丝R2的电流I2＝≈5.5A(3)由于Q＝W，额定电压下，使用高温挡工作3小时，电加热器产生的热量URU2P低＝（220V）21000WP2U＝1200W220V4.(2017副题34题8分)如图甲为一款不锈钢电火锅，额定电压为220V，电路简化图如图乙所示，有高、低温两挡，均由同一发热板提供热量．该电火锅高温挡功率为2000W，可实现快速加热；使用低温挡工作时，发热板的功率为720W，用于保持锅内汤汁处于沸腾状态．(1)电火锅工作时是利用了电流的____效应．(2)使用高温挡正常工作时，电路中的电流是多大？发热板的电阻是多大？(计算结果保留一位小数)(3)使用低温挡正常工作时，求电路消耗的总功率．热第4题图解：(2)S1、S2都闭合时为高温挡，R0被短路，只有R工作，根据P＝UI得，电路中的电流I高＝≈9.1A由I＝和P＝UI得，发热板的电阻R＝＝24.2ΩP高U＝2000W220VURU2P高＝（220V）22000W(3)S1闭合、S2断开时为低温挡，R和R0串联由P＝得，发热板两端电压UR＝＝132V电路中的电流I低＝A电路中的总功率P总＝UI低＝220V×A＝1200WU2RIR＝URR＝132V24.2Ω＝6011P低R＝720W×24.2Ω60115.(2016陕西34题9分)如图甲所示为一款利用高温水蒸气熨烫衣服的便携式挂烫机，它的正常工作电压为220V，水箱装水最多0.3kg，加热功率有大、小两个挡位．设计师最初设计的内部电路有如图乙、丙两种接法，其中电热丝R1＝56Ω，R2＝44Ω.第5题图(1)高温水蒸气熨烫衣服时，水蒸气遇到衣服迅速________成小水珠，放出热量，将衣服熨平(填物态变化名称)．(2)如果选择乙电路，电路中最大电流为________A；如果选择丙电路，电路中最大电流为________A，由于两个电路中所选熔断器里的熔丝允许通过的最大电流为8.2A，故设计师最终选择了乙电路．(计算结果保留一位小数)(3)请分别计算这款挂烫机两个挡位的额定功率．(4)若将水箱中0.22kg的水从25℃加热到100℃，挂烫机至少需要加热多长时间？[水的比热容c＝4.2×103J/(kg·℃)]液化58.9解：(3)挂烫机大功率挡工作时，电路中电流为5A，此时功率P大＝UI＝220V×5A＝1100W挂烫机小功率挡工作时，R1、R2串联，电路中电流I总＝＝2.2A挂烫机小功率挡工作时的功率P小＝UI总＝220V×2.2A＝484W(4)水吸收的热量Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×0.22kg×(100℃－25℃)＝6.93×104J要使加热时间最短，应选用大功率挡，且电流产生的热量全部被水吸收，由P＝得，加热时间t＝＝63sUR总＝UR1＋R2＝220V56Ω＋44Ω＝220V100ΩWtWP大＝Q吸P大＝6.93×104J1100W三挡位电器(2018.34)考向26.(2018陕西34题9分)如图甲所示为一款陶瓷电煎药壶，工作电路简化为图乙所示，它在工作时，有高火加热、文火萃取和小功率保温三个过程．已知正常工作时，高火加热功率为500W，文火萃取功率为100W．若壶中药液的总质量为1kg，且在额定电压下煎药时，药液的温度与工作时间的关系图像如图丙．第6题图(1)观察图像中高火加热过程可知：电煎药壶在前半段比后半段时间的加热效率__________．上述高火加热过程中，1kg药液所吸收的热量是多少？[c药液＝4.2×103J/(kg·℃)]低(或小)解：(1)1kg药液吸收的热量Q药液＝c药液m药液(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(98℃－18℃)＝3.36×105J(2)分析电路可知：当Sa接2，同时Sb________时，电路处于文火萃取阶段，电路中的电阻________在工作．(3)已知电阻R2＝484Ω，求R1的阻值是多少？电煎药壶的额定保温功率是多少瓦？断开R2(3)当Sa接2、Sb闭合时，R1、R2并联工作，电煎药壶处于高火加热状态求R1的方法1：高火加热状态的功率P高＝P1＋P文R1的功率P1＝P高－P文＝500W－100W＝400W根据P＝UI和I＝得R1的阻值R1＝＝121Ω当Sa接1，Sb断开时，R1、R2串联工作，电煎药壶处于保温状态则保温功率P保＝＝80WURU2P1＝（220V）2400WU2R1＋R2＝（220V）2121Ω＋484Ω7.(2016副题33题8分)如图甲是一款电烧烤箱，其电路原理如图乙所示．电热管R1在烤箱底部，R2、R3在烤箱顶部，且R2＝R3，S1、S2分别为控制时间和挡位的开关，该烧烤箱说明书如下．第7题图XXX电烧烤箱额定电压220V额定功率保温____S2接0、1烤箱800WS2接1、2铁板烧880WS2接2、3请解答下列问题．(1)烤箱正常工作时电路总电阻是多大？(2)铁板烧正常工作时，30min消耗的电能是多少？通过R3的电流是多大？解：(1)由P＝UI，I＝得，烤箱正常工作时的总电阻R总＝＝60.5Ω(2)铁板烧正常工作30min消耗的电能W＝P烧t＝0.88kW×0.5h＝0.44kW·h由P＝UI得，铁板烧电路的总电流I总＝＝4A铁板烧工作时R2、R3并联，且R2＝R3，则通过R3的电流I3＝＝2AURU2P烤＝（220V）2800WP烧U＝880W220V4A22I总(3)烧烤箱电源插头的E插脚必须接烧烤箱的_________________；由说明书上的信息可得出保温挡的额定功率为________W.金属外壳(或外壳)3608.(2015副题34题9分)有一种电炖锅，其简化电路如图所示．R1、R2为发热体，R0为定值电阻，S为选择开关，S1为温控开关，选择开关挡位转换情况如下表所示．自动挡通过温控开关S1来改变R2的功率，高温加热时功率为320W，小功率加热时功率为100W．(忽略温度对电阻的影响)选择开关的连接情况挡位功率/WS与触点1接触保温挡44S与触点2接触自动挡100/320S与触点3接触高温挡320第8题图(1)S与触点2接触，温控开关S1________时，电炖锅处于高温加热状态．(2)S与触点1接触，通过R1的电流是多大？(3)定值电阻R0的阻值是多大？(4)使用高温挡加热时，把3L的水从25℃烧开(1标准大气压下)，至少需要多长时间？闭合解：(2)由P＝UI得，通过R1的电流I1＝＝0.2A(3)由I＝，P＝UI得R2＝＝151.25ΩS与触点2接触，S1断开，R0与R2串联，R2的功率是100W，由P＝I2R得电路中的电流I2′＝≈0.81A此时电路的总电阻R总＝≈271.6Ω则R0＝R总－R2＝271.6Ω－151.25Ω＝120.35ΩP1U＝44W220VURU2P2＝（220V）2320WP2′R2＝100W151.25ΩUI2′＝220V0.81A(4)由ρ＝得，水的质量m＝ρV＝1.0×103kg/m3×3×10－3m3＝3kg水吸收的热量Q＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×3k