初三物理专训高低温挡位的计算题及答案

初中物理专训：多挡位电热器的计算由公式P＝U2R可知，电热器的电阻越小，其功率越大，挡位越高。(1)对于并联电路来说，接入的电阻个数越多，挡位越高。对于串联电路来说，接入的电阻个数越多，挡位越低。(2)电热器的总功率等于每个电阻丝的功率之和。并联型多挡位1．【中考·广东】如图是某款有加热和保温功能的电热饮水机电路原理图，机内有温控开关S0。该饮水机的部分参数已知：额定电压为220V，加热时的总功率为880W，保温时的功率为40W，R1、R2为加热电阻丝。假设它们的阻值不变，计算结果若不能整除，保留一位小数，求：(1)当S和S0闭合时，饮水机处在什么状态？此时电路的总电流是多大？(2)在加热状态下，电阻丝R1、R2的阻值为多少？(3)傍晚用电高峰期，若实际电压只有200V时，饮水机加热的实际总功率是多大？(第1题图)2．【中考·泰安】如图所示是某型号电压力锅工作电路简图，下表是其部分参数。接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，1挡加热器开始加热。当锅内混合物质温度达到102℃时，开关S自动与a、b断开，并与触点c接通，2挡加热器工作，此时锅内混合物质温度不变，保持锅内压强不变，进入保压状态。现将质量为2.0kg，初温为36℃的混合物质放入压力锅中，接通电路使其正常工作20min。假设加热器产生的热量全部被混合物质吸收，混合物质的比热容为c＝4.0×103J/(kg·℃)。求：额定电压/V2201挡加热器额定功率/W5502挡加热器额定功率/W110保压温度/℃102最大容积/dm33(1)R1、R2的阻值。(2)电压力锅加热多少s后开始保压？(3)电压力锅最后2min内消耗的电能。(第2题图)串联型多挡位3．【中考·重庆A】小明家的电饭锅的额定电压为220V，“煮饭”时额定功率为1210W，简化电路如图甲所示，S1为温控开关，发热电阻R1与R2的阻值不随温度变化，电阻R2在“保温”状态与“煮饭”状态的功率之比为1∶16，求：(1)正常“煮饭”状态，通过电饭锅的电流为多少安？(2)电阻R1的阻值为多少欧？(3)某天傍晚，小明关闭家里其他用电器，只让“保温”状态的电饭锅工作，发现自家电能表(如图乙所示)指示灯每闪烁4次所用的时间为48s。则R2两端的实际电压为多少伏？(第3题图)4.【中考·苏州】如图是某家用电热水器的简化电路图，温控开关S可根据水温自动切换加热和保温两种状态，R1、R2是发热电阻，热水器主要参数如下表。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]额定电压220V容积30L加热功率2000W保温功率800W(1)开关S跳至________触点位置时，热水器进入保温状态。水箱内装满水时，水的质量为________kg。(2)R2的阻值为多大？(3)水箱中装满初温为25℃的水，加热使温度升高到55℃，水需要吸收多少热量？(4)在上述加热状态下，热水器正常工作35min需消耗多少电能？加热效率是多少？(第4题图)混合型多挡位5．【中考·重庆B】小亮家新装了一台智能电热马桶盖，他查阅使用说明书发现便座加热电路有高、中、低三挡并可手动调节，其额定电压为220V，低温挡、中温挡的额定功率分别为22W和44W。利用所学知识他设计了一个等效电路图，如图所示，用两定值电阻R1和R2表示两电热丝，单刀双掷开关S2可接a或b。当它接入家庭电路中正常工作时：(1)低温挡加热的电流多大？(2)中温挡加热5h，消耗多少度电？(3)高温挡加热的额定功率是多少瓦？(第5题图)6．【中考·南平】如图甲所示是某型号电热加湿器的原理图，如表为其部分技术参数。R1、R2为发热电阻，且R2＝3R1，S为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关S可实现“关”“低挡”“高挡”之间的转换(低挡为小功率加热，高挡为大功率加热)。(第6题图)额定电压220V高挡发热功率400W水箱容积3L适用面积20～40m2(1)加湿器需在高挡加热，开关S应旋转至触点________(填“1、2”“2、3”或“3、4”)位置；(2)电阻R1的阻值；(3)加湿器处于低挡位置时的发热功率；(4)如图乙所示是某次使用加湿器工作30min的图象，请计算加湿器消耗的总电能。滑动变阻器调挡位7．【中考·临沂】一种家用调温式电熨斗，工作过程中电源电压恒为220V，电熨斗金属底板质量为500g。如图是它的工作电路，发热部分由调温电阻R和定值电阻R0组成(电阻值均不受温度影响)。调温电阻最大阻值为110Ω，预热时电熨斗以最大功率正常工作100s可使金属底板的温度由20℃升高到220℃[金属底板的比热容为0.44×103J/(kg·℃)，假设电熨斗发热体放出的热量全部被金属底板吸收]，则：(1)预热时金属底板吸收的热量是多少？(2)电熨斗的最大功率是多少？(3)定值电阻R0的阻值是多大？(4)电熨斗调温过程中，电路中的最小电流是多少？(第7题图)答案1．解：(1)当开关S、S0闭合时，两电阻并联，电路中的总电阻最小，由P＝U2R可知电热饮水机功率最大，处于加热状态。此时电路的总电流I＝P加热U＝880W220V＝4A。(2)饮水机保温时电路为R2的简单电路，电阻R2＝U2P保温＝（220V）240W＝1210Ω。饮水机加热时两电阻并联，电阻R1＝U2P1＝（220V）2880W－40W≈57.6Ω。(3)R1和R2并联的总电阻R＝U2/P加热＝(220V)2/880W＝55Ω，当电路两端电压为200V时，饮水机在加热状态的实际功率P加热′＝U实2R＝（200V）255Ω≈727.3W。2．解：(1)开关S与触点a、b接通时，R1与R2并联，电饭锅处于1挡加热状态；开关S自动与a、b断开并与触点c接通时，电路为R2的简单电路，电饭锅处于2挡加热状态。1挡加热时，R1消耗的电功率：P1＝P加热1﹣P加热2＝550W－110W＝440W，R1、R2的阻值分别为：R1＝U2P1＝（220）2440W＝110Ω，R2＝U2P加热2＝（220V）2110W＝440Ω；(2)当锅内混合物质温度达到102℃时，开始保压，混合物质温度升高到102℃时所吸收的热量：Q吸＝cm(t－t0)＝4.0×103J/(kg·℃)×2kg×(102℃－36℃)＝5.28×105J，因加热器产生的热量全部被混合物质吸收，从加热到保压的时间：t′＝Q吸P加热1＝5.28×105J550W＝960s＝16min；(3)由于电压力锅正常工作时间为20min，所以电压力锅最后2min处于保压状态，则消耗的电能：W＝P加热2t″＝110W×2×60s＝1.32×104J。3．解：(1)由P＝UI可得，当电饭锅处于煮饭状态，I＝PU＝1210W220V＝5.5A；(2)电阻R2在“保温”状态与“煮饭”状态的功率之比为1∶16，则I保2R2∶I煮2R2＝1∶16，I保∶I煮＝1∶4，即UR1＋R2∶UR2＝1∶4，所以R1＝3R2，R2＝U2P＝220V×220V1210W＝40Ω，所以R1＝3R2＝120Ω。(3)指示灯闪烁4次所消耗的电能W＝3.6×1061200×4J＝1.2×104J，P′＝Wt＝1.2×104J48s＝250W，由P′＝U′2R得，U′2＝P′(R1＋R2)＝250W×160Ω，所以U′＝200V。U2＝U′R1＋R2R2＝U′4＝50V。4．(1)b；30(2)当开关S跳至a触点位置时，只有电阻R1接入电路，由P＝U2R可知，R1＝U2P加热＝（220V）22000W＝24.2Ω，开关S跳至b触点位置时，两电阻串联，由P＝U2R可知：P保温＝U2R1＋R2，即800W＝（220V）224.2Ω＋R2，解得R2＝36.3Ω；(3)水吸收的热量Q＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×30kg×(55℃－25℃)＝3.78×106J；(4)加热状态下，热水器正常工作35min需消耗电能W＝P加热t＝2000W×35×60s＝4.2×106J。加热效率η＝QW×100%＝3.78×106J4.2×106J×100%＝90%。5．解：(1)由P＝UI可得，低温挡加热的电流：I＝P低温U＝22W220V＝0.1A；(2)中温挡加热5h消耗的电能：W＝P中温t＝44×10－3kW×5h＝0.22kW·h＝0.22度；(3)当开关S1闭合、S2接b时，电路为R1的简单电路，马桶盖处于中温挡，R1的阻值：R1＝U2P中温＝（220V）244W＝1100Ω当开关S1断开、S2接b时，R1与R2串联，马桶盖处于低温挡，则电路中的总电阻：R＝U2P低温＝（220V）222W＝2200Ω，R2的阻值：R2＝R－R1＝2200Ω－1100Ω＝1100Ω，当开关S1闭合、S2接a时，R1与R2并联，电热马桶盖处于高温挡，且R1与R2的功率相等，则高温挡时的额定功率为：P高温＝2P中温＝2×44W＝88W。6．解：(1)3、4(2)由题图乙知，高挡发热功率：P高＝400W，由P＝U2R可知R1的阻值：R1＝U2P高＝（220V）2400W＝121Ω。(3)由题知，R2＝3R1，低挡位置时的发热功率：P低＝U2R1＋R2＝U24R1＝（220V）24×121Ω＝100W。(4)由题图乙知，工作30min时，其中高挡加热10min，低挡加热20min，所以加湿器消耗的总电能：W＝W高＋W低＝P高t高＋P低t低＝400W×10×60s＋100W×20×60s＝3.6×105J。7．解：(1)金属底板吸收的热量Q＝cmΔt＝0.44×103J/(kg·℃)×0.5kg×(220℃－20℃)＝4.4×104J。(2)电熨斗的最大功率P最大＝W/t＝4.4×104J100s＝440W。(3)当调温电阻接入电路中的电阻为零时，只有定值电阻R0连入电路，电熨斗的功率最大，定值电阻R0＝U2P最大＝（220V）2440W＝110Ω。(4)当调温电阻接入电路中的电阻R＝110Ω时，电熨斗的功率最小，总阻值R总＝R＋R0＝110Ω＋110Ω＝220Ω，电路中的电流I最小＝UR总＝220V220Ω＝1A。