專項(xiàng)練習(xí)用電器多擋位問題

1、專項(xiàng)練習(xí)用電器多擋位問題用電器多擋位問題專題概述用電器的多擋位問題是集電熱、電功、電功率于一體的綜合性問題， 是電學(xué)問題的重點(diǎn)和難點(diǎn)。其主要類型包括用電器的多擋位問題、電熱器 的多擋位問題。解答用電器的多擋位問題時(shí)關(guān)鍵是弄清楚用電器的工作特點(diǎn)，不同擋 位對(duì)應(yīng)的功率、電流、電阻等物理量。例如：豆?jié){機(jī)工作時(shí)主要包括加熱 和打漿兩個(gè)過程、全自動(dòng)洗衣機(jī)工作時(shí)主要包括洗衣和脫水兩個(gè)過程、電 吹風(fēng)工作時(shí)主要明確是吹冷風(fēng)還是吹熱風(fēng)等。解答電熱器類問題需要把握好兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。關(guān)鍵點(diǎn)一：正確判斷出電熱器的擋位。一般來說，電熱器通常有高U2溫?fù)鯖_溫?fù)鹾?低溫?fù)?，根?jù)電功率的公式P = -R-可知，當(dāng)電壓一定時(shí)，電阻

2、越大，電功率越小，電阻越小，電功率越大，所以高溫?fù)蹩?電阻最小，低溫?fù)蹩傠娮枳畲?。關(guān)鍵點(diǎn)二：明確不同擋位的電熱器結(jié)構(gòu)。1短路式：如圖甲所示，兩個(gè)電阻串聯(lián)，用開關(guān)S1與其中的一個(gè)電阻并聯(lián)，當(dāng)兩個(gè)開關(guān)都閉合時(shí)，電阻 R2短路，只有一個(gè)電阻工作，此時(shí) 為高溫?fù)?；?dāng)開關(guān)S閉合、S1斷開時(shí)，兩個(gè)電阻串聯(lián)，總電阻最大，為低 溫?fù)酢?單刀雙擲式：如圖乙所示，將主要工作電阻 R1放在干路上，一 條支路只用導(dǎo)線，另一條支路連接附加電阻。當(dāng)開關(guān)S擲向附加電阻支路時(shí)，兩電阻串聯(lián)，為低溫?fù)?；?dāng)開關(guān)S擲向純導(dǎo)線支路時(shí)，只有主要電阻R 1工作，為高溫?fù)酢?并聯(lián)式：如圖丙所示，兩個(gè)電阻并聯(lián)，用開關(guān) S1控制兩個(gè)電阻， 開關(guān)

3、S2控制其中的電阻R2,當(dāng)開關(guān)S1、S2同時(shí)閉合時(shí)，兩個(gè)電阻都工作， 此時(shí)總電阻小，為高溫?fù)?；?dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開時(shí)，只有電阻R1工作， 此時(shí)總電阻大，為低溫?fù)酢? 類型一 電熱器的多擋位問題1如圖3-ZT 1所示，電阻R1R2,電源電壓均為U,在相同時(shí)間內(nèi)， 圖甲電路中電阻產(chǎn)生的總熱量為 Q 甲，圖乙電路中電阻產(chǎn)生的總熱量為 Q 乙，圖丙電路中電阻產(chǎn)生的總熱量為 Q 丙，圖丁電路中電阻產(chǎn)生的總熱量 為 Q 丁，那么 圖 3 ZT 1A.Q 甲 Q 乙 Q 丙 Q 丁 B.Q 丁 Q 丙 Q 乙 Q 甲C.Q 丁 Q 乙Q 甲Q 丙 D.Q 甲Q 丙Q 乙Q 丁2. 電源電壓均為 U 不變

4、時(shí)，在相同的時(shí)間內(nèi)，兩電阻串聯(lián)時(shí)總電阻最，產(chǎn)生的總熱量最，發(fā)熱功率最；兩電阻并聯(lián)時(shí)總電阻最，產(chǎn)生的總熱量最，發(fā)熱功率最。如果電熱器處于兩電阻串聯(lián)的狀態(tài)，那么電熱器一般處于選填高中或低擋位；如果電熱器處于兩電阻并聯(lián)的狀態(tài)，那么 電熱器一般處于選填高中或低擋位。3如圖3 ZT 2所示是電熱水壺的工作電路圖，閉合開關(guān)S1,當(dāng)電熱 水壺處于加熱狀態(tài)時(shí)，開關(guān) S2處于狀態(tài)。假設(shè)電熱水壺加熱狀態(tài)時(shí)的功率為1210 W,那么電阻R1=Q。如果保溫狀態(tài)下電熱水壺的總功率是加熱狀態(tài)時(shí)的10%，那么R2的功率為W。圖 3 ZT 24某保溫電熱水壺電路如圖3 ZT 3所示，S是溫控開關(guān)，電熱水壺 上標(biāo)有“ 220

5、V 1000 W字樣，保溫時(shí)R1的電功率為12.1 W，問：不 考慮溫度對(duì)電阻阻值的影響1當(dāng)開關(guān)S接a時(shí)電熱水壺處于保溫狀態(tài)還是加熱狀態(tài)？為什么？ 2加熱狀態(tài)時(shí)，電熱水壺正常工作的電流是多少？ 3 R1 和 R2 的阻值各是多少？圖 3 ZT 35某科技制作小組的同學(xué)利用兩段阻值不同的電熱絲R1和R2,設(shè)計(jì)成具有高、中、低三擋位的電熱器，電路圖如圖 3 ZT 4所示，其中R1 = 2R2。在安全情況下，用三擋分別給同一容器中質(zhì)量均為2 kg的水加熱。c水=4.2X 103 J/kg圖 3 -ZT 4電熱器擋位額定電壓額定功率水升高的溫度加熱時(shí)間高溫?fù)?20 V10 C6 min中溫?fù)?20 V

6、8 C8 min低溫?fù)?20 V100 W4 C9 min1低溫?fù)醯墓ぷ麟娮枳柚凳牵恢袦負(fù)醯墓ぷ麟娮枳柚凳?高溫?fù)醯墓ぷ麟娮枳柚凳恰?電熱器用中溫?fù)豕ぷ鲿r(shí)，電熱器的效率是多少？6.2019 東營(yíng)多功能養(yǎng)生壺具有精細(xì)烹飪、營(yíng)養(yǎng)量化等功能，深受市場(chǎng)認(rèn)可和歡迎。圖3 ZT 5乙所示是某品牌養(yǎng)生壺簡(jiǎn)化電路圖。p水=1X 103 kg/m3, c水=4.2X 103 J/ :kg Y圖 3 ZT 5項(xiàng)目參數(shù)電源電壓/V220低溫?fù)豕β?W275中溫?fù)豕β?W550高溫?fù)豕β?W1100容積/L11開關(guān)S1、S2處于什么狀態(tài)，養(yǎng)生壺為高溫?fù)?？說明判斷依據(jù)2求R1的阻值。3養(yǎng)生壺在低溫?fù)豕ぷ鲿r(shí)，求電路中的電

7、流大小。4在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，使用高溫?fù)鯇⒊鯗厥?2 C的一壺水燒開，假設(shè)養(yǎng)生壺高溫?fù)跫訜嵝蕿?0%，求水吸收的熱量和燒開一壺水需要的時(shí) 間。?類型二用電器的多擋位問題7下表為某型號(hào)雙缸洗衣機(jī)的銘牌，請(qǐng)解答以下問題：1在額定電壓下洗衣時(shí)，通過洗衣機(jī)的電流為多大？2假設(shè)洗衣用時(shí)20 min，脫水用時(shí)10 min,那么該洗衣機(jī)消耗的 電能共是多少千瓦時(shí)？額定電壓220 V頻率50 Hz洗衣功率330 W脫水功率300 W取大電流5 A8小明的媽媽為了改善早餐的營(yíng)養(yǎng)搭配， 買了一臺(tái)全自動(dòng)豆?jié){機(jī)，如圖 3-ZT 6甲所示。豆?jié){機(jī)的主要結(jié)構(gòu)：中間部位是一個(gè)帶動(dòng)刀頭的電動(dòng)機(jī)， 用來將原料進(jìn)行粉碎打漿；外部是

8、一個(gè)金屬圓環(huán)形狀的電熱管，負(fù)責(zé)對(duì)液 體加熱煮沸，如圖乙所示。下表是這個(gè)豆?jié){機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，圖丙所示 是豆?jié){機(jī)正常工作做一次豆?jié){的過程中電熱管和電動(dòng)機(jī)交替工作的P-1圖象，請(qǐng)解答以下問題：圖 3 -ZT 6型號(hào)SYL 624額定電壓220 V頻率50 Hz電機(jī)功率120 W加熱功率1210 W容量1000 mL1由圖丙可知，豆?jié){機(jī)中的電動(dòng)機(jī)和電熱管的連接方式是 電熱管工作時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為能。2豆?jié){機(jī)電熱管的電阻是多大？3豆?jié){機(jī)正常工作做一次豆?jié){，總共消耗的電能是多少？9如圖3-ZT-7甲所示是某品牌電吹風(fēng)機(jī)，圖乙是其內(nèi)部的電路簡(jiǎn)圖, 表格中列出了有關(guān)參數(shù)。求：圖 3 -ZT 7型號(hào)SHZ2019

9、 624熱風(fēng)溫度50 75 C額定功率熱風(fēng)時(shí)：1000 W冷風(fēng)時(shí)：120 W額定電壓220 V質(zhì)量0.5 kg1畫出吹熱風(fēng)和冷風(fēng)時(shí)的等效電路圖。2計(jì)算吹熱風(fēng)時(shí)，通過電熱絲的電流。3某人用此電吹風(fēng)機(jī)吹冷風(fēng)10 min，吹熱風(fēng)5 min，共消耗多少電 詳解詳析1. C2. 大少小小多大低高3. 閉合 40108.94. (1)加熱狀態(tài) 理由：由電路圖可知，開關(guān) S接a時(shí)，電路為R1的 簡(jiǎn)單電路；當(dāng)開關(guān)S接b時(shí)，電阻R1與R2串聯(lián)。由P= UR2可知，當(dāng)開關(guān)=叫 4.S接a時(shí)，電功率較大，電熱水壺處于加熱狀態(tài)；當(dāng)開關(guān) S接b時(shí)，電功率 較小，電熱水壺處于保溫狀態(tài)。(2) 由P= UI可得，電熱水壺正

10、常工作時(shí)的電流：I u 220 V55 A。U2(3) 電熱水壺處于加熱狀態(tài)時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，由PR變形可U2 220 V2R12.1 W48.4 QP1R1U 220 VR7U 720a 440 Q,因串聯(lián)電路中總電I 0.5 AR2 的阻值：R2 R- R1 440 Q-48.4 Q 得R1的阻值：R1 p加2熱1000W 48.4 Q;電熱水壺處于保溫狀態(tài) 時(shí)，R1與R2串聯(lián)，由PI2R可知，電路中的電流：I0.5 A，電路中的總電阻：阻等于各分電阻之和，所以，161.3 Q391.6 Qo5. (1)484 Q 242 QU2(2)中溫?fù)鯐r(shí)只有R2工作，由(1)可知，R 242

11、 Q,那么P中一R2 220 V2R2242 200 W，那么 W 中一P 中 t 中一200 Wx 8X 60 s 9.6X 104J；水吸收的熱量：Q c 水 mAt 4.2X 103 J/(kg)x 2 kg x 8 C 6.72 x 104 J；電熱器的效率：Q6.72X 104 Jn=亠70%。1 uW 中 9.6X 104 J解析(1)根據(jù)PR可知，并聯(lián)電路中的電阻越小，電功率越大，由 于R1 2R2，那么只有R1工作時(shí)為低溫?fù)?，?dāng)只有 R2工作時(shí)為中溫?fù)?當(dāng)R1、R2并聯(lián)同時(shí)工作時(shí)為高溫?fù)?。低溫?fù)醯墓ぷ麟娮瑁?中溫?fù)醯墓ぷ麟娮瑁?高溫?fù)醯墓ぷ麟娮瑁?84 QX 242 Q 161

12、.3484 Q + 242 QU2220V 2R1 484 Q；Rl p低 1 100 W 484 Q；R2 1R1 1x 484 Q 242 Q;由上丄+丄得R R1R2 由 R R1+ R2得, R R1 + R2 Q。6. (1)由圖知，當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2接B時(shí)，電阻R1、R2并聯(lián)，電路 中的總電阻最小，由P背可知，總功率最大，所以此時(shí)養(yǎng)生壺為高溫?fù)酢?2)由圖知，當(dāng)開關(guān)S1斷開、S2接A時(shí)，電阻R1、R2串聯(lián)，電路中 的總電阻最大，由P晉可知，總功率最小，養(yǎng)生壺處于低溫?fù)?；?dāng) S1, S 2接A閉合時(shí)，只有電阻R1接入電路，養(yǎng)生壺處于中溫?fù)?。U 220 Vkg/m3x 1 x 10C

13、 )x 1 kgx (10由P= UI得，在中溫?fù)跽９ぷ鲿r(shí)通過 R1的電流為11 2.5 A,由 1 = U得，R1 的阻值：R1 = U = 220 V= 88 QoR112.5 A(3)由P= UI得，養(yǎng)生壺在低溫?fù)豕ぷ鲿r(shí)電路中的電流為275 W d “ A220 V = 1.25 A。由p=乎變形可得水的質(zhì)量：m=p水V = 1 x 1033 m3= 1 kg,水吸收的熱量：Q 吸=c 水 m(t 10) = 4.2X 103 J/(kg 0 C 12 C )= 3.696X 105 J,由n=弓吸和W= Pt得，燒開一壺水需要的時(shí)間為t=:=呂吸二 3.696X 105 JWP 咼

14、P咼n=420 s。1100 WX 80%P洗衣 330 w7. (1)由公式P= UI可得通過洗衣機(jī)的電流：I洗衣=U = 220 V1.5 A。(2)該洗衣機(jī)消耗的電能：W = W洗衣+ W脫水=P洗衣t洗衣+ P脫水1 1t 脫水=0.33 kWX 3 h+ 0.3 kWx 6 h= 0.16 kW h。& (1)并聯(lián)內(nèi)U2(2) 由題知，加熱功率 P1= 1210 W, U = 220 V，由公式P=-R變形得一U2 220 V2R豆?jié){機(jī)的加熱電阻：r=U2=1210 w =40 Q。(3) 由圖象可知，豆?jié){機(jī)正常工作做一次豆?jié){，電熱管工作時(shí)間t1 = 9min = 540 s,電動(dòng)機(jī)工作時(shí)間t2 = 2 min = 120 s,由公式P=半變形得豆?jié){ 機(jī)正常工作做一次豆?jié){消耗的電能：W= P1t1 + P2t2= 1210 WX 540 s+ 12 0 W x 120 s= 6.678X 105 J。9. (1)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)和電熱絲