专题提升8--多挡位电热器的计算

专题提升8多挡位电热器的计算巩固练习(第1题)1如图所示为饮水机的工作原理电路图，其中S是一个温控开关，R1为电加热管。A、B是同型号不同颜色的指示灯。当开关S与1接触时，指示灯A与R1__串__联；当S与2接触时，电路中的电流与接1相比变__小__，R1的电功率变__小__，饮水机处于__保温__(填“加热”或“保温”)状态。2某型号电饭煲有加热和保温功能，如图甲所示为其内部电路原理图，当开关S接触点1时，该电饭煲处于__加热__(填“保温”或“加热”)状态。如图乙所示为该电饭煲工作时电功率与时间的关系图像，则图中阴影部分面积表示的物理量是__电饭煲加热时消耗的电能__，其大小为__0.13千瓦时__，电阻R2的阻值为__423.5__欧。(第2题)【解析】由图甲可知，开关S接触点1时，电路的总电阻较小，功率较大，此时电饭煲处于加热状态；开关接触点2时，电路的总电阻较大，功率较小，此时电饭煲处于保温状态；由图乙可知，阴影部分面积S＝Pt＝W，即电饭煲加热时消耗的电能；W加热＝P加热t加热＝0.8千瓦×16小时≈0.13千瓦时；由P＝U2R可得，R1＝U2P加热＝（220伏）2800瓦＝60.5欧，保温时电路中的总电阻R＝U2P保温＝（220伏）2100瓦＝484欧，所以R2＝R－R1＝484欧－60.5欧＝423.5欧。3冬天，王同学使用电热毯时发现电热毯有高温挡和低温挡，于是他设计了电热毯的模拟电路如图甲和乙所示(电热丝相当于电热毯内部发热电阻)。(1)图甲中有定值电阻R1(置于电热毯外部)，电热丝R2，请说明要使电热毯处于低温挡，开关S1、S2应处于什么状态？并写出低温挡时电热毯发热功率的表达式。(2)图乙中有两根电热丝R2、R3，请说明要使电热毯处于高温挡，开关S1、S2应处于什么状态？并写出高温挡时电热毯发热功率的表达式。(3)请指出你认为其中较好的电路，并说明理由。(第3题)【解】(1)由图甲可知，当S1闭合、S2断开时电路中的总电阻最大，电功率最小，此时电热毯处于低温挡，低温挡时电热毯的发热功率P＝I2R2＝UR1＋R22R2。(2)由图乙可知，当S1、S2闭合时，两电阻丝并联，电路中的总电阻最小，电热毯的总功率最大，此时电热毯处于高温挡，高温挡时电热毯发热功率P′＝P2＋P3＝U2R2＋U2R3。(3)由焦耳定律可知，图甲电路中，低温挡时R1中有电流通过，会发热，浪费电能，所以较好的是图乙电路。4如下表所示为一台电烤箱的铭牌，其内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝，当开关闭合时，处于高温挡，开关断开时处于低温挡。求：额定电压220伏额定功率高温挡1210瓦低温挡440瓦,(第4题))(1)电烤箱在低温挡正常工作15分钟时所消耗的电能。(2)R2的电阻。(3)假设在用电高峰时，电烤箱高温挡工作时的实际功率为1000瓦，此时电烤箱工作时的实际电压是多少？【解】(1)由表可知，W＝P低温t＝440瓦×900秒＝3.96×105焦。(2)当开关闭合时，只有电热丝R1工作，电阻较小，功率较大，所以处于高温挡位，由P＝U2R得，电热丝R1＝U2P高温＝（220伏）21210瓦＝40欧，当开关断开时，R1和R2串联，电阻较大，功率较小，所以处于低温挡位，电路总电阻R＝U2P低温＝（220伏）2440瓦＝110欧，R2＝R－R1＝110欧－40欧＝70欧。(3)由P＝U2R得，电烤箱工作时的实际电压U实＝P实R1＝1000瓦×40欧＝200伏。(第5题)5(营口中考)有一款新型智能电热水壶，有高、中、低三挡，并可手动调节，它的等效电路图如图所示，其中R1＝R2＝88欧，均为电热丝，单刀双掷开关S2可接a或b。(1)开关S1、S2处于什么状态时，电热水壶处于低温挡？(2)电热水壶处于中温挡时的电流是多大？(3)用高温挡加热时，电功率是多大？把1千克水从20℃加热到100℃需要多长时间？[c水＝4.2×103焦/(千克·℃)，不计热量损失，计算结果保留整数]【解】(1)由图可知，当S1断开，S2接b时，R1、R2串联，电路总电阻最大，总功率最小，电热水壶处于低温挡。(2)由图可知，当S1闭合，S2接b时，只有R1连入电路，电路中电阻较大，总功率较小，电热水壶处于中温挡，则处于中温挡时的电流I＝UR1＝220伏88欧＝2.5安。(3)当S1闭合，S2接a时，R1、R2并联，总电阻最小，总功率最大，电热水壶处于高温挡，总电阻R并＝R1R2R1＋R2＝88欧×88欧88欧＋88欧＝44欧，高温挡加热时，电路消耗的功率P高＝UR并＝（220伏）244瓦＝1100瓦，把1千克水从20℃加热到100℃吸收的热量Q＝cmΔt＝4.2×103焦/(千克·℃)×1千克×(100℃－20℃)＝3.36×105焦，不计热量损失，W＝Q＝3.36×105焦，由P＝Wt可得，所需时间t＝WP高＝3.36×105焦1100瓦≈305秒。6如下表所示为某电烤箱铭牌，如图所示虚线框内是电烤箱内部简化电路图，R1和R2均为电热丝。求：××牌电烤箱额定电压220伏额定功率高温挡1100瓦低温挡440瓦频率50赫兹(第6题)(1)电烤箱在高温挡工作10分钟所消耗的电能。(2)电路中R2的阻值。(3)若在电路中加一个“限高温开关”，当电烤箱超过一定温度时能自动断开电路，该开关最好安装在A、B、C中的哪一处？导学号：86424021【解】(1)W＝Pt＝1100瓦×10×60秒＝6.6×105焦。(2)当只有电阻R1接入电路时为高温挡，R1＝U2P高＝（220伏）21100瓦＝44欧。当电阻R1、R2串联接入电路时为低温挡，此时电路电流I＝PU＝440瓦220伏＝2安，故有U＝IR1＋IR2，R2＝UI－R1＝220伏2安－44欧＝66欧。(3)“限高温开关”能在电烤箱超过一定温度时自动断开电路，从安全角度考虑，应接在火线上，即安装在B处。