滬科版物理九年級(jí)全一冊(cè)同步提優(yōu)訓(xùn)練：第十六章電流做功與電功率專題訓(xùn)練電熱器多檔位問題（有答案解析）

1、專題訓(xùn)練 電熱器多擋位問題 1.(2021廣元)某款迷你電燉盅有加熱和保溫兩個(gè)擋,加熱擋的功率為100 W,如圖所示是其簡化的電路圖,已知R1=4R2,電燉盅的旋鈕開關(guān)處于圖示位置時(shí)是擋,電燉盅在保溫?fù)豕ぷ?0 min產(chǎn)生的熱量是J。2.(2021聊城)某型號(hào)的電熱毯有高溫和低溫兩個(gè)擋,其內(nèi)部電路原理圖如圖所示,主要參數(shù)如圖下表所示,R1是發(fā)熱體,以下說法正確的是()額定電壓220 V高溫發(fā)熱功率121 W低溫發(fā)熱功率44 W頻率50 HzA.當(dāng)S閉合時(shí)是低溫?fù)魾.發(fā)熱體的電阻是40 C.在低溫?fù)豕ぷ? min發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量是44 JD.實(shí)際電壓為200 V時(shí),高溫?fù)鯇?shí)際發(fā)熱功率是100 W

2、3.(2021濟(jì)南)小亮家新買了一輛汽車,車上的座椅墊具有電加熱功能,如圖甲所示。通過觀察和研究,他了解到該座椅墊有“高溫”“低溫”和“關(guān)”三個(gè)擋位,“高溫”擋功率為36 W,“低溫”擋功率為20 W。該座椅墊加熱部分的電路簡圖如圖圖乙所示,電源電壓為24 V,S為擋位切換開關(guān)。R1和R2為電熱絲。當(dāng)座椅墊處于“高溫”擋加熱時(shí),求:(1)通過座椅墊的電流。(2)電熱絲R1的阻值。(3)座椅墊工作5 min產(chǎn)生的熱量。4.(2020青島)某家用電熱水壺有加熱和保溫兩擋,內(nèi)部電路簡化示意圖如圖甲所示,其中R1和R2均為阻值不變的發(fā)熱電阻。某次使用該電熱水壺?zé)^程中,消耗的電功率隨時(shí)間變化的圖像如

3、圖圖乙所示。求:(1)該電熱水壺加熱和保溫時(shí)的電流之比。(2)電阻R2的阻值。(3)給1.2 kg的水加熱,使水溫從20 升至80 ,熱水壺的工作效率為90%,需要加熱多長時(shí)間。c=4.2103 J/(kg)規(guī)律方法串聯(lián)電路中電熱器多擋位問題分析:如圖圖所示,當(dāng)S斷開時(shí),R1、R2串聯(lián),電路中總電阻大,根據(jù)公式P=U2R可知,電路中總功率小,此時(shí)電熱器處于“保溫”狀態(tài);當(dāng)S閉合時(shí),R2短路,電路中總電阻小,根據(jù)公式P=U2R可知,電路中總功率大,此時(shí)電熱器處于“加熱”狀態(tài)。 5.如圖所示是某電器內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)圖,R1、R2為阻值相同的電熱絲。如圖所示,不同的連接方式其發(fā)熱功率不同。下列說法中不

4、正確的是()A.圖甲的發(fā)熱功率與圖丙的發(fā)熱功率相等B.圖丁的發(fā)熱功率是圖丙的發(fā)熱功率的2倍C.圖丙的發(fā)熱功率是圖乙的發(fā)熱功率的2倍D.圖丁的發(fā)熱功率是圖乙的發(fā)熱功率的4倍6.(2021淄博)如圖甲所示是某款即熱式電熱水龍頭,圖乙是它的電路原理圖,R1和R2是阻值分別為22 和44 的電熱絲。通過旋轉(zhuǎn)手柄改變與開關(guān)S接觸的兩個(gè)相鄰觸點(diǎn),實(shí)現(xiàn)冷水、溫水、熱水擋的切換。則()A.開關(guān)S接觸2、3觸點(diǎn)時(shí),水龍頭放出的是熱水B.開關(guān)S接觸3、4觸點(diǎn)時(shí),電熱絲R1、R2串聯(lián)C.水龍頭在溫水擋正常工作時(shí)的電流是15 AD.水龍頭在熱水擋正常工作時(shí)的功率是3300 W7.具有防霧、除露、化霜功能的汽車智能后視

5、鏡能保障行車安全,車主可通過旋鈕開關(guān)實(shí)現(xiàn)功能切換。如圖所示是模擬加熱原理圖,其中測(cè)試電源的電壓為10 V,四段電熱絲電阻均為10 ,防霧、除露、化霜所需加熱功率依次增大。下列說法中正確的是()A.開關(guān)旋至“1”擋,開啟化霜功能B.開啟防霧功能,電路總電阻為5 C.化霜與防霧電路的總功率之差為15 WD.從防霧到除露,電路總電流變化1 A8.(2020廣東)某款電熱飲水機(jī)具有加熱和保溫兩擋,額定電壓為220 V。如圖甲所示是其電路原理圖。S0為溫控開關(guān),R1、R2為電熱絲(阻值不變),某飲水機(jī)在額定電壓下工作的電功率P與時(shí)間t的關(guān)系圖像如圖圖乙所示。求:(1)飲水機(jī)處于加熱擋階段消耗的電能。(2

6、)飲水機(jī)處于保溫?fù)鯐r(shí),通過R1的電流。(3)R2的阻值。9.(2021廣安)在抗擊新冠肺炎疫情期間,中醫(yī)為診療發(fā)揮了積極作用,成為世界矚目的“中國戰(zhàn)法”重要組成部分。如圖甲所示為小藝同學(xué)家的電中藥壺,有“猛火”和“文火”兩個(gè)擋位,工作電路簡化原理如圖圖乙所示,其中S為擋位開關(guān),R1、R2為定值電阻,A、B為阻值可忽略不計(jì)的指示燈。當(dāng)電中藥壺處于猛火擋時(shí),紅燈亮;處于文火擋時(shí),綠燈亮。已知電中藥壺的額定電壓為220 V,猛火擋的額定功率為2420 W,R2=180 。(1)判斷A燈是紅燈還是綠燈。(2)求電中藥壺文火擋的額定功率。(3)暑假的一天晚上,小藝用電中藥壺幫奶奶熬藥,先用猛火擋加熱6

7、min至沸騰后,再用文火擋慢熬30 min,共消耗電能0.3 kWh,由此計(jì)算電中藥壺的實(shí)際電壓。10.(2021赤峰)中國的廚藝最講究“火候”二字,如圖甲所示的智能蛋糕機(jī)就是采用智能化技術(shù)控制制作過程不同時(shí)間段的溫度,制作出口感好、營養(yǎng)價(jià)值高的蛋糕。該蛋糕機(jī)的部分參數(shù)如圖下表所示。U額=220 V額定功率/W中溫440高溫880(1)求該蛋糕機(jī)正常工作時(shí),中溫?fù)鹾透邷負(fù)醯碾娏髦取?2)求該蛋糕機(jī)正常工作處于中溫?fù)鯐r(shí)電路的總電阻。(3)小明課下查得其實(shí)際工作的簡化電路圖如圖圖乙所示,S1為單刀單擲開關(guān),S2為單刀多擲開關(guān),R1、R2為電加熱絲。請(qǐng)判斷蛋糕機(jī)處于高溫、中溫、低溫?fù)鯐r(shí)開關(guān)S1、S

8、2所處的狀態(tài);并計(jì)算該蛋糕機(jī)低溫?fù)醯念~定功率。規(guī)律方法并聯(lián)電路中電熱器多擋位問題分析:如圖圖所示,當(dāng)S閉合時(shí),R1、R2并聯(lián),電路中總電阻小,根據(jù)公式P=U2R可知,電路中總功率大,此時(shí)電熱器處于“加熱”狀態(tài);當(dāng)S斷開時(shí),電路中僅有R2工作,電路中總電阻大,根據(jù)公式P=U2R可知,電路中總功率小,此時(shí)電熱器處于“保溫”狀態(tài)。答案解析1.保溫1.21042.D3.(1)由P=UI可得,處于“高溫”擋加熱時(shí),通過座椅墊的電流:I=P高溫U=36W24V=1.5 A。(2)由電路圖知,開關(guān)S接高溫?fù)跷粫r(shí),電路為R1的簡單電路,根據(jù)I=UR可得,電熱絲R1的阻值:R1=UI=24V1.5A=16 。(

9、3)座椅墊工作5 min產(chǎn)生的熱量:Q=W=P高溫t=36 W560 s=1.08104 J。4.(1)由圖乙知,加熱功率為P1=1600 W,保溫功率為P2=400 W,根據(jù)P=UI,在電壓不變時(shí),功率與電流成正比,該電熱水壺加熱和保溫時(shí)的電流之比為1600 W400 W=41。(2)當(dāng)開關(guān)S接1時(shí)為R1的簡單電路;當(dāng)開關(guān)S接2時(shí),兩電阻串聯(lián)。由串聯(lián)電路總電阻大于其中任一分電阻,根據(jù)P=U2R可知,S接2時(shí)總功率最小,此時(shí)為保溫?fù)?則S接1時(shí)為加熱擋,加熱狀態(tài)時(shí)電路中的電阻:R1=U2P1=(220V)21600W=30.25 ;保溫時(shí)電路的總電阻為R串聯(lián)=U2P2=(220V)2400W=

10、121 ;由串聯(lián)電阻的規(guī)律可得,R2的阻值:R2=R串聯(lián)-R1=121 -30.25 =90.75 。(3)水溫從20 升至80 需要吸收的熱量:Q吸=cmt=4.2103 J/(kg)1.2 kg(80 -20 )=3.024105 J;加熱時(shí)熱水壺的工作效率為90%,由=Q吸Q放100%,需要的加熱時(shí)間:t=Q吸P1=3.024105J1600W90%=210 s。5.A解： 設(shè)R1=R2=R,按圖甲連接,R1和R2中沒有電流通過,電路屬于斷路,電功率P甲=0 W;按圖乙連接,R1與R2串聯(lián),電功率為P乙=U2R1+R2=U22R;按圖丙連接,R2未接入電路中,只有R1工作,P丙=U2R1

11、=U2R;按圖丁連接,R1與R2并聯(lián),電功率為P丁=U212R=2U2R。綜上分析,可知A不正確,符合題意。6.D解： 當(dāng)開關(guān)S接觸1、2觸點(diǎn)時(shí),電路不通電,電熱絲不工作,水龍頭放出的是冷水;當(dāng)開關(guān)S接觸2、3觸點(diǎn)時(shí),電路中只有R2工作,根據(jù)P=U2R可知,此時(shí)的電功率:P=U2R2=(220V)244=1100 W;此時(shí)電路的電流:I=UR2=220V44=5 A。當(dāng)開關(guān)S接觸3、4觸點(diǎn)時(shí),R1、R2并聯(lián),根據(jù)P=U2R可知,此時(shí)的電功率:P=U2R1+U2R2=(220V)222+(220V)244=2200 W+1100 W=3300 W。比較可知,當(dāng)開關(guān)S接觸2、3觸點(diǎn)時(shí),水龍頭放出的

12、是溫水,當(dāng)開關(guān)S接觸3、4觸點(diǎn)時(shí),水龍頭放出的是熱水。7.C解： 當(dāng)開關(guān)旋至“1”擋時(shí),兩段電阻絲串聯(lián)接入電路,此時(shí)電路總電阻最大,為R串=2R=210 =20 ,由P=U2R可知,此時(shí)電功率最小,開啟防霧功能,故A、B錯(cuò)誤。此時(shí)電路中的電流:I1=UR串=U2R=10V20=0.5 A,電路的總功率:P1=UI1=10 V0.5 A=5 W。當(dāng)開關(guān)旋至“2”擋時(shí),一段電阻絲單獨(dú)接入電路,電阻較大,電路消耗的功率較小,此時(shí)為除露功能,此時(shí)電路中的電流:I2=UR=10V10=1 A;從防霧到除露,電路總電流的變化量:I2-I1=1 A-0.5 A=0.5 A,故D錯(cuò)誤。當(dāng)開關(guān)旋至“3”擋時(shí),兩

13、段電阻絲并聯(lián)接入電路,總電阻最小,總功率最大,此時(shí)為化霜功能,電路的總電阻:R并=12R=1210 =5 ,電路的總電流:I3=UR并=10V5=2 A,此時(shí)總功率:P3=UI3=10 V2 A=20 W,則化霜與防霧電路的總功率之差為P3-P1=20 W-5 W=15 W,故C正確。8.(1)由圖乙知,加熱擋的功率為P加熱=484 W,加熱時(shí)間為t=5 min=300 s,飲水機(jī)處于加熱擋階段消耗的電能:W=P加熱t(yī)=484 W300 s=1.452105 J。(2)當(dāng)開關(guān)S、S0閉合時(shí),R1與R2并聯(lián),電路中的總電阻最小,根據(jù)P=U2R可知,飲水機(jī)的總功率最大,此時(shí)處于加熱擋;當(dāng)只閉合開關(guān)

14、S時(shí),電路為R1的簡單電路,飲水機(jī)處于保溫?fù)?根據(jù)圖乙知,保溫?fù)醯墓β蕿?4 W,根據(jù)P=UI知,保溫?fù)鯐r(shí)通過R1的電流為I=P保溫U=44W220V=0.2 A。(3)因電路的總功率等于各用電器功率之和,所以,加熱時(shí)電阻絲R2的電功率:P2=P加熱-P1=P加熱-P保溫=484 W-44 W=440 W,因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,由P=U2R可得,電阻R2的阻值:R2=U2P2=(220V)2440W=110 。9.(1)當(dāng)開關(guān)S閉合,S接觸點(diǎn)N時(shí),電路為R1和指示燈A的串聯(lián)電路,電中藥壺處于猛火擋,此時(shí)紅燈亮,故A燈是紅燈。(2)猛火擋的額定功率為2420 W,根據(jù)P=UI=U2R

15、可知:R1=U2P猛火=(220V)22420W=20 ;當(dāng)開關(guān)S閉合,S接觸點(diǎn)M時(shí),電路為兩電阻和指示燈B的串聯(lián)電路,電中藥壺處于文火擋,故電中藥壺文火擋的額定功率:P文火=U2R總=(220V)220+180=242 W。(3)設(shè)實(shí)際電壓為U實(shí),W實(shí)=0.3 kWh=1.08106 J,根據(jù)W=UIt=U2Rt可知消耗的總電能:W實(shí)=U實(shí)2R1t1+U實(shí)2R總t2=U實(shí)220660 s+U實(shí)220+1803060 s,即:1.08106 J=U實(shí)220660 s+U實(shí)220+1803060 s,解得U實(shí)=200 V。10.(1)由公式P=UI可知,當(dāng)電源電壓U一定時(shí),電功率P與電流I成正比,則中溫?fù)鹾透邷負(fù)醯碾娏髦?I中I高=P中P高=440 W880 W=12。(2)由公式P=U2R可得,中溫?fù)鯐r(shí)電路的總電阻:R中=U2P中=(220V)2440W=110 。(3)由公式P=U2R可知,在電源電壓一定時(shí),電路的總電阻越大,電功率越小,即工作擋位越低。由圖乙可知,當(dāng)開關(guān)S1閉合,S2接2時(shí),R1與R2并聯(lián),電路的總電阻最小,蛋糕機(jī)處于高溫?fù)?且P高=U2R1+U2R2;當(dāng)開關(guān)S1閉合,S2