專題訓練(三)　用電器多擋位問題

1、.專題訓練三用電器多擋位問題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，是電學問題的重點和難點。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關鍵是弄清楚用電器的工作特點，不同擋位對應的功率、電流、電阻等物理量。例如：豆?jié){機工作時主要包括加熱和打漿兩個過程、全自動洗衣機工作時主要包括洗衣和脫水兩個過程、電吹風工作時主要明確是吹冷風還是吹熱風等。解答電熱器類問題需要把握好兩個關鍵點。關鍵點一：正確判斷出電熱器的擋位。一般來說，電熱器通常有“高溫擋“中溫擋和“低溫擋，根據(jù)電功率的公式P可知，當電壓一定時，電阻越大，電功率越小，電阻越小，電功率越大，所

2、以高溫擋總電阻最小，低溫擋總電阻最大。關鍵點二：明確不同擋位的電熱器構造。1短路式：如圖甲所示，兩個電阻串聯(lián)，用開關S1與其中的一個電阻并聯(lián)，當兩個開關都閉合時，電阻R2短路，只有一個電阻工作，此時為高溫擋；當開關S閉合、S1斷開時，兩個電阻串聯(lián)，總電阻最大，為低溫擋。2單刀雙擲式：如圖乙所示，將主要工作電阻R1放在干路上，一條支路只用導線，另一條支路連接附加電阻。當開關S擲向附加電阻支路時，兩電阻串聯(lián)，為低溫擋；當開關S擲向純導線支路時，只有主要電阻R1工作，為高溫擋。3并聯(lián)式：如圖丙所示，兩個電阻并聯(lián)，用開關S1控制兩個電阻，開關S2控制其中的電阻R2，當開關S1、S2同時閉合時，兩個電阻

3、都工作，此時總電阻小，為高溫擋；當開關S1閉合、S2斷開時，只有電阻R1工作，此時總電阻大，為低溫擋。類型一電熱器的多擋位問題1.如圖3ZT1所示，電阻R1>R2，電源電壓均為U，在一樣時間內，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3ZT1A.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不變時，在一樣的時間內，兩電阻串聯(lián)時總電阻最，產(chǎn)生的總熱量最，發(fā)熱功率最；兩電阻并聯(lián)時總電阻最，產(chǎn)生的總熱量最，發(fā)熱功率最。假如電熱器處于兩電阻串聯(lián)

4、的狀態(tài)，那么電熱器一般處于選填“高“中或“低擋位；假如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3ZT2所示是電熱水壺的工作電路圖，閉合開關S1，當電熱水壺處于加熱狀態(tài)時，開關S2處于狀態(tài)。假設電熱水壺加熱狀態(tài)時的功率為1210 W，那么電阻R1。假如保溫狀態(tài)下電熱水壺的總功率是加熱狀態(tài)時的10%，那么R2的功率為W。圖3ZT24.某保溫電熱水壺電路如圖3ZT3所示，S是溫控開關，電熱水壺上標有“220 V1000 W字樣，保溫時R1的電功率為12.1 W，問：不考慮溫度對電阻阻值的影響1當開關S接a時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，

5、電熱水壺正常工作的電流是多少？3R1和R2的阻值各是多少？圖3ZT35.某科技制作小組的同學利用兩段阻值不同的電熱絲R1和R2，設計成具有高、中、低三擋位的電熱器，電路圖如圖3ZT4所示，其中R12R2。在平安情況下，用三擋分別給同一容器中質量均為2 kg的水加熱。c水4.2×103 J/kg·圖3ZT4電熱器擋位額定電壓額定功率水升高的溫度加熱時間高溫擋220 V10 6 min中溫擋220 V8 8 min低溫擋220 V100 W4 9 min1低溫擋的工作電阻阻值是；中溫擋的工作電阻阻值是；高溫擋的工作電阻阻值是。2電熱器用中溫擋工作時，電熱器的效率是多少？6.20

6、19·東營多功能養(yǎng)生壺具有精細烹飪、營養(yǎng)量化等功能，深受市場認可和歡送。圖3ZT5乙所示是某品牌養(yǎng)生壺簡化電路圖。水1×103 kg/m3，c水4.2×103 J/kg·圖3ZT5工程參數(shù)電源電壓/V220低溫擋功率/W275中溫擋功率/W550高溫擋功率/W1100容積/L11開關S1、S2處于什么狀態(tài)，養(yǎng)生壺為高溫擋？說明判斷根據(jù)。2求R1的阻值。3養(yǎng)生壺在低溫擋工作時，求電路中的電流大小。4在標準大氣壓下，使用高溫擋將初溫是12 的一壺水燒開，假設養(yǎng)生壺高溫擋加熱效率為80%，求水吸收的熱量和燒開一壺水需要的時間。類型二用電器的多擋位問題7.下表為

7、某型號雙缸洗衣機的銘牌，請解答以下問題：1在額定電壓下洗衣時，通過洗衣機的電流為多大？2假設洗衣用時20 min，脫水用時10 min，那么該洗衣機消耗的電能共是多少千瓦時？額定電壓220 V頻率50 Hz洗衣功率330 W脫水功率300 W最大電流5 A8.小明的媽媽為了改善早餐的營養(yǎng)搭配，買了一臺全自動豆?jié){機，如圖3ZT6甲所示。豆?jié){機的主要構造：中間部位是一個帶動刀頭的電動機，用來將原料進展粉碎打漿；外部是一個金屬圓環(huán)形狀的電熱管，負責對液體加熱煮沸，如圖乙所示。下表是這個豆?jié){機的主要技術參數(shù)，圖丙所示是豆?jié){機正常工作做一次豆?jié){的過程中電熱管和電動機交替工作的Pt圖象，請解答以下問題：圖

8、3ZT6型號SYL624額定電壓220 V頻率50 Hz電機功率120 W加熱功率1210 W容量1000 mL1由圖丙可知，豆?jié){機中的電動機和電熱管的連接方式是。電熱管工作時把電能轉化為能。2豆?jié){機電熱管的電阻是多大？3豆?jié){機正常工作做一次豆?jié){，總共消耗的電能是多少？9.如圖3ZT7甲所示是某品牌電吹風機，圖乙是其內部的電路簡圖，表格中列出了有關參數(shù)。求：圖3ZT7型號SHZ2019624熱風溫度5075 額定功率熱風時：1000 W冷風時：120 W額定電壓220 V質量0.5 kg1畫出吹熱風和冷風時的等效電路圖。2計算吹熱風時，通過電熱絲的電流。3某人用此電吹風機吹冷風10 min，吹

9、熱風5 min，共消耗多少電能。詳解詳析1C2大少小小多大低高3閉合40108.941加熱狀態(tài)理由：由電路圖可知，開關S接a時，電路為R1的簡單電路；當開關S接b時，電阻R1與R2串聯(lián)。由P可知，當開關S接a時，電功率較大，電熱水壺處于加熱狀態(tài)；當開關S接b時，電功率較小，電熱水壺處于保溫狀態(tài)。2由PUI可得，電熱水壺正常工作時的電流：I4.55 A。3電熱水壺處于加熱狀態(tài)時，電路為R1的簡單電路，由P變形可得R1的阻值：R148.4 ；電熱水壺處于保溫狀態(tài)時，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：R440 ，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，R2

10、的阻值：R2RR1440 48.4 391.6 。51484 242 161.3 2中溫擋時只有R2工作，由1可知，R242 ，那么P中200 W，那么W中P中t中200 W×8×60 s9.6×104 J；水吸收的熱量：Qc水mt4.2×103 J/kg·×2 kg×8 6.72×104 J；電熱器的效率：70%。解析 1根據(jù)P可知，并聯(lián)電路中的電阻越小，電功率越大，由于R12R2，那么只有R1工作時為低溫擋，當只有R2工作時為中溫擋，當R1、R2并聯(lián)同時工作時為高溫擋。低溫擋的工作電阻：R1484 ；中溫擋的工

11、作電阻：R2R1×484 242 ；高溫擋的工作電阻：由得，R161.3 。61由圖知，當開關S1閉合、S2接B時，電阻R1、R2并聯(lián)，電路中的總電阻最小，由P可知，總功率最大，所以此時養(yǎng)生壺為高溫擋。2由圖知，當開關S1斷開、S2接A時，電阻R1、R2串聯(lián)，電路中的總電阻最大，由P可知，總功率最小，養(yǎng)生壺處于低溫擋；當S1，S2接A閉合時，只有電阻R1接入電路，養(yǎng)生壺處于中溫擋。由PUI得，在中溫擋正常工作時通過R1的電流為I12.5 A，由I得，R1的阻值：R188 。3由PUI得，養(yǎng)生壺在低溫擋工作時電路中的電流為I低1.25 A。4由變形可得水的質量：m水V1×10

12、3 kg/m3×1×103 m31 kg，水吸收的熱量：Q吸c水mtt04.2×103 J/kg·×1 kg×100 12 3.696×105 J，由和WPt得，燒開一壺水需要的時間為t420 s。71由公式PUI可得通過洗衣機的電流：I洗衣1.5 A。2該洗衣機消耗的電能：WW洗衣W脫水P洗衣t洗衣P脫水t脫水0.33 kW× h0.3 kW× h0.16 kW·h。81并聯(lián)內2由題知，加熱功率P11210 W，U220 V，由公式P變形得豆?jié){機的加熱電阻：R40 。3由圖象可知，豆?jié){機正常工作做一次豆?jié){，電熱管工作時間t19 min540 s，電動機工作時間t22 min120 s，由公式P變形得豆?jié){機正常工作做一次豆?jié){消耗的電能：WP1t1P2t21210 W×540 s120 W×120 s6.678×105 J。91電吹風吹熱風時，電動機和電熱絲并聯(lián)，等效電路