154專題多擋位問題的分析及計算（原卷版）

蘇科版九年級下冊第十五章《電功和電熱》15.4專題多擋位問題的分析及計算【知識梳理】1．電熱器電路高低擋位的判斷電熱器電路中根據(jù)電阻的不同組合，可以實現(xiàn)幾個不同功率工作狀態(tài)的切換。每一個工作狀態(tài)稱為一個擋位。因此，擋位根據(jù)電功率的高低來區(qū)分的，功率越高，單位時間發(fā)熱越多，被加熱物體溫度就越高，擋位就越高。功率、擋位的對應(yīng)關(guān)系如下表。功率擋位命名高功率高溫擋、加熱擋中功率中溫擋低功率低溫擋、保溫擋對于兩個電阻R1、R2(R1＞R2)組成的電路，可以有四種工作狀態(tài)：R1單獨工作(圖甲)，R2單獨工作(圖乙)，R1、R2串聯(lián)工作(圖丙)，R1、R2并聯(lián)工作(圖丁)（1）電阻總電阻的判斷因為串聯(lián)電路總電阻大于其中任何一個電阻，并聯(lián)電路總電阻小于其中任何一個支路電阻，所以。（2）電路總功率的判斷①用公式判斷，電源電壓一定時，電路總電阻越小，功率越大，擋位越高。②用公式P=UI判斷，電源電壓一定時，電路總電阻越小，總電流越大，功率越大，擋位越高。（3）擋位的判斷①R1、R2并聯(lián)工作(圖丁)電阻最小，功率最大，所以是高溫擋；②R2單獨工作(圖乙)電阻比并聯(lián)電阻大，功率稍小，所以是中高溫擋；③R1單獨工作(圖甲)電阻比R2單獨工作電阻大，功率更小，所以中低溫擋；④R1、R2串聯(lián)工作(圖丙)電阻最大，功率最小，所以是低溫擋。注意：以上擋位的命名是根據(jù)四種情況都存在而言的。而對于給定的電路，可能存在上述情況中兩到三種，比如某電路存在①②③三種情況，那么②就叫中溫擋，③就叫低溫擋；另一電路存在②③④三種情況，②就叫高溫擋，③就叫中溫擋；還有一電路只存在③④兩種情況，③就叫高溫擋，④就叫低溫擋了。所以具體的擋位命名需根據(jù)題目信息確定，只需根據(jù)功率的高低排序和題目中擋位對應(yīng)起來就行了。2．常見的高低溫擋電路舉例（1）串聯(lián)電路（R1＞R2）擋位開關(guān)組合電路狀態(tài)低溫擋S閉合，S1接CR1、R2串聯(lián)工作中溫擋S閉合，S1接BR1單獨工作高溫擋S閉合，S1接AR2單獨工作注意：R1或R2單獨工作時的電流比R1、R2串聯(lián)工作時的電流大，也就是說，R1或R2單獨工作時與串聯(lián)工作時通過自身的電流不相同，計算時不要張冠李戴。（2）并聯(lián)電路（R1＞R2）擋位開關(guān)組合電路狀態(tài)低溫擋S1閉合，S2斷開R1單獨工作中溫擋S1斷開，S2閉合R2單獨工作高溫擋S1閉合，S2閉合R1、R2并聯(lián)工作注意：R1或R2單獨工作時的電流與R1、R2并聯(lián)工作時R1或R2通過的電流相同，也就是說，R1或R2無論在哪個擋位工作，通過自身的電流都不變。（3）串聯(lián)、并聯(lián)可切換電路擋位開關(guān)組合電路狀態(tài)低溫擋S1斷開，S2接AR1、R2串聯(lián)工作中溫擋S1閉合，S2接AR1單獨工作高溫擋S1閉合，S2接BR1、R2并聯(lián)工作除以上三種電路外，還有其他更簡易或更復(fù)雜的電路，雖然形式有不同，但原理均相同，就不在此羅列了?！镜淅治觥?．（2022·北京昌平·九年級期末）如圖甲為一種新型電飯鍋的簡化電路，其中R1和R2均為電熱絲，S1是自動控制開關(guān)，通過開關(guān)的控制，可智能實現(xiàn)高溫檔或低溫檔，從而控制食物在不同時間段的溫度。把電飯鍋接入220V的家庭電路中，電飯鍋工作30min，電路中總電流隨時間變化的圖像如圖乙所示。求：(1)當(dāng)S、S1都閉合時，電飯鍋處于高溫檔還是低溫檔？(2)電飯鍋在0~30min內(nèi)消耗的總電能。2．（2020·黑龍江肇東·中考一模）如圖所示是張強同學(xué)家新買的一臺電熱鍋其內(nèi)部簡化電路圖，該鍋有高、中、低三個擋位的發(fā)熱功率。開關(guān)S1可分別與觸點a、b接觸，已知發(fā)熱電阻R1＝48.4Ω，R2＝96.8Ω，電源電壓220V保持不變。請分析和解答以下問題：（1）當(dāng)開關(guān)S1置于b端、S2斷開時，電熱鍋處于什么擋位？（2）電熱鍋在中擋位工作時，消耗的電功率是多少？（3）電熱鍋在高擋位工作時，加熱5min，消耗的電能為多少？【奪冠訓(xùn)練】1．（2021·山東煙臺·九年級期中）多功能養(yǎng)生壺具有精細烹飪、營養(yǎng)量化等功能，深受市場認可和歡迎。圖乙是小剛買的某品牌養(yǎng)生壺簡化電路圖。（1）開關(guān)S1、S2處于什么狀態(tài)，養(yǎng)生壺為高溫擋，說明判斷依據(jù)；（2）求R1的阻值；（3）在標準大氣壓下，使用高溫擋將初溫是40℃的一壺水燒開，用時5min，該養(yǎng)生壺共消耗了多少電能？項目參數(shù)電源電壓（V）220低溫擋功率（W）275中溫擋功率（W）550高溫擋功率（W）1100容積（L）1（4）小剛發(fā)現(xiàn)電熱水壺的電源線都比較短，上網(wǎng)查詢后發(fā)現(xiàn)，按照國家規(guī)定的標準，電熱水壺使用的電源線不能過長，橫截面積不能過小，請利用所學(xué)的物理知識進行解釋。2．（2021·黑龍江雞西·九年級期末）CFXB型“220V1100W”電飯煲的原理圖如圖所示，它有高溫?zé)蠛捅貎蓳?，通過單刀雙擲開關(guān)S進行調(diào)節(jié)，R0為電熱絲。當(dāng)開關(guān)S接高溫?zé)髶鯐r，電路的功率為1100W，當(dāng)開關(guān)S接燜飯、保溫擋時，電路的總功率為22W。（1）開關(guān)置于______時，是高溫?zé)髶?。此時，電熱絲R0的阻值多大？（2）當(dāng)電飯煲在保溫時電路中的電流多大？（3）保溫10min，電熱絲R0產(chǎn)生的熱量為多少？3．（2021·河南新鄉(xiāng)·九年級期末）如圖是某公司一款高智能汽車的后視鏡及電路原理圖，該智能后視鏡有三個擋位，分別控制防霧、除雨露、除冰霜功能，該公司介紹防霧、除雨露、除冰霜依次需要后視鏡提供更高的熱量。車主只需通過轉(zhuǎn)動旋鈕開關(guān)就可讓其工作。已知車載電源電壓為100V，圖中R1、R2、R3均為電熱絲，其中R1＝100Ω、R2＝200Ω、R3＝300Ω且電阻值均不受溫度的影響，請你綜合應(yīng)用所學(xué)知識解答下列問題：（1）要除冰霜應(yīng)將旋鈕調(diào)到圖中______擋，要防霧應(yīng)將旋鈕調(diào)到圖中______擋（選填“1”“2”或“3”）（2）當(dāng)車主開啟除冰霜功能時，該電路的總功率為多少W？（3）當(dāng)車主開啟防霧功能時，電路中總電流是多少A？（4）當(dāng)車主開啟防霧功能時，電熱絲R1在60s內(nèi)消耗的電能是多少J？型號xxxxxx額定充電（放電）電壓4.8V充電電流500mA電池容量800mAh4．（2022·湖北天門·九年級期末）疫情期間同學(xué)們在家進行網(wǎng)上學(xué)習(xí)，由于長時間看電子屏幕，容易出現(xiàn)視覺疲勞，電加熱眼罩對緩解眼疲勞有一定效果。如圖甲是小月同學(xué)購買的一款眼罩，圖乙為其內(nèi)部的電路圖，電源電壓U為4.8V，已知電熱絲R1阻值為8Ω，電熱絲R2阻值為12Ω，開關(guān)S3只接a或b，其相關(guān)參數(shù)見表。（1）當(dāng)該款眼罩還剩10%的電池容量時，在額定電壓下充電，充滿電至少需要多少時間？（2）乙圖電路中S1閉合，S2斷開，S3接a時，加熱電路為___________（選填“高”、“中”或“低”）溫擋。（3）中溫擋功率為多少瓦？（4）高溫擋工作20分鐘，眼罩消耗的電能為多少焦？5．（2021·河南南陽·九年級期末）如圖甲所示是某款家用電餅鐺。圖乙為其工作原理電路圖，R1、R2分別為上盤和下盤的發(fā)熱電阻，已知R1=55Ω，某次烙餅加熱和保溫時的功率隨時間變化關(guān)系如圖丙，電熱餅鐺剛開始工作時，電路中的開關(guān)都閉合，當(dāng)溫度達到200℃時，S1自動斷開，再保溫2min后，開關(guān)S斷開。請完成以下問題：（1）電餅鐺是利用電流的___________工作的，它的發(fā)熱盤通電一段時間后會變得很燙，而連接發(fā)熱盤的導(dǎo)線卻不怎么熱，這因為導(dǎo)線與發(fā)熱盤的___________（選填“電流”或“電阻”）不同的緣故；（2）該電餅鐺正常加熱時的總電流；（3）R2的電阻值；（4）本次烙餅共消耗的電能。6．（2022·四川廣元·中考真題）如圖為某品牌多功能電飯煲的簡化電路原理圖，電飯煲的額定電壓是220V，R2=88Ω，R3=176Ω，旋轉(zhuǎn)開關(guān)置于o和a時為關(guān)閉狀態(tài)，分別置于a和b、b和c、c和d，能實現(xiàn)低、中、高三個加熱擋位的轉(zhuǎn)換。低溫擋的電功率與高溫擋電功率之比為1：6，不計溫度對電阻的影響。（1）開關(guān)置于___________時，電飯煲處于中溫擋。（2）求電飯煲處于中溫擋時，在額定電壓下持續(xù)工作12min消耗的電能是多少？（3）求電阻R1的阻值。7．（2022·甘肅武威·中考真題）廚藝最講究“火候”二字，如圖甲所示的智能蛋糕機就是通過智能化技術(shù)控制制作時間和溫度，制作出口感好、營養(yǎng)價值高的蛋糕。該蛋糕機的電路簡圖如圖乙所示，其中R1、R2均為發(fā)熱電阻（假定電阻不隨溫度變化），部分參數(shù)如下表所示。求：額定電壓/V220額定功率/W高溫1100中溫880低溫（1）當(dāng)開關(guān)S1斷開，單刀多擲開關(guān)S2打到3時，蛋糕機處于_____檔（選填“高溫”、“中溫”或“低溫”）；（2）該蛋糕機以高溫擋正常工作時，10分鐘產(chǎn)生的熱量；（3）該蛋糕機正常工作時R2的電阻值；（4）該蛋糕機低溫擋的額定功率。8．（2021·廣東佛山·中考一模）圖甲是用來焊接塑料管的熱熔器，兩個塑料管接頭部分在熱熔器中熔化，再被緊壓、冷卻，結(jié)合為一體。熱熔器內(nèi)部電路如圖乙所示，R1和R2均為電熱絲，電源電壓為220V，保溫功率220W，R1的阻值為171.6Ω。（1）保溫狀態(tài)時，S1、S2斷開、閉合情況為__________；電路中R2的電流是多少？（2）加熱狀態(tài)時，加熱功率是多少？（3）某次加熱熔接塑料管時，塑料管需要吸收9×104J的熱量，熱熔器的效率為90%，熱熔器的加熱時間是多少？9．（2022·山東棗莊·九年級期末）便攜式無線加濕器，讓你隨時隨地實現(xiàn)加濕自由。某品牌便攜式無線加濕器，通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)S接觸不同觸點，實現(xiàn)高、中、低三個擋位的轉(zhuǎn)換，其簡化的工作電路如圖所示，工作電壓為20V，R1=R2=R3=20Ω。完成下列問題：（1）旋轉(zhuǎn)開關(guān)S接觸“2、3”兩觸點時，加濕器處于______擋位