主題三電與磁微專題6家用電器多擋位計算（6-10分）（解析版）目錄TOC\o"1-3"\h\u 2考點一家用電器多擋位計算 2 6題型一多擋位電功率、電熱計算 6題型二多擋位加熱效率計算 9

考點一家用電器多擋位計算一、家用電器多擋位有些家用電器利用電流的熱效應工作，將電能轉化為內能，用來加熱物體。有時需要不同的加熱功率，因此大多數電器都設置的不同的加熱擋位。1.明確家用電器的額定電壓為家庭電路電壓，即用電器用不同擋位加熱時，總電壓不變，2.電路中總電阻大小變化，加熱功率不同。通常情況，擋位分為高溫擋、中溫擋、低溫擋（或加熱擋、保溫擋），對應的功率大小為（）。3.通常會涉及加熱效率，其中總能量為消耗的電能，有效利用的能量為水吸收的熱量，則加熱效率為。二、常見多擋位電路分析擋位問題時，由于電源電壓不變，因此一般用進行分析更方便。1.串聯短路型高溫擋：閉合開關S1、S2，R1短路，只有R2接入電路，電路的電功率為。低溫擋：閉合開關S1，斷開開關S2，R1和R2串聯，電路的電功率為。2.并聯型高溫擋：閉合開關S1、S2，R1和R2并聯，電路的電功率為。低溫擋：閉合開關S1，斷開開關S2，只有R1接入電路，電路的電功率為。3.雙擲開關型高溫擋：閉合開關S1，開關S2接1時，R1和R2并聯，電路的電功率為。中溫擋：閉合開關S1，開關S2接2時，R2短路，只有R1在電路中，電路的電功率為。低溫擋：斷開開關S1，開關S2接2時，R1和R2串聯，電路的電功率為。1．（2024·黑龍江綏化·中考真題）一款電熱水龍頭的簡化電路如圖甲所示，表格是它銘牌上的參數。電源電壓恒定不變，和為發熱電阻，當開關S、均閉合時，通電20s電熱水龍頭產生的熱量是J。電阻和的阻值之比是。額定電壓220V額定功率高溫擋2200W低溫擋440W【答案】440001∶4【詳解】[1]由圖甲知，兩個開關都閉合時，兩個電阻并聯在電路中，電路的總電阻較小，據知，電路的總功率較大，是高溫擋；開關S閉合，S1斷開時，電路中只有R2工作，電路的電阻較大，據知，電路的總功率較小，是低溫擋。兩個開關都閉合時，通電20s，電熱水龍頭產生的熱量[2]R2的阻值高溫擋時，R1消耗的電功率P1=P高溫-P低溫=2200W-440W=1760WR1的阻值所以R1和R2的阻值之比2．（2024·山東濰坊·中考真題）中國茶文化源遠流長。圖示是一款智能煮茶機的簡化電路圖，電源電壓，、、是阻值不變的電熱絲，用于“加熱”或“保溫”，，，S為電源開關，通過溫控開關可實現“加熱”和“保溫”狀態的切換，煮茶機的“加熱”功率，“加熱”效率。煮茶機會根據用戶選擇的茶品和所需茶水濃度不同進行智能工作，其工作過程是首先將水“加熱”至，然后繼續以“加熱”功率再進行相應時間的“煮茶加熱”（“煮茶加熱”時間如表格所示），最后自動進入“保溫”狀態。將0.8L、初溫為的水裝入煮茶機，水的比熱容，水的密度。茶品低濃度“煮茶加熱”時間中濃度“煮茶加熱”時間高濃度“煮茶加熱”時間烏龍茶2min5min10min紅茶1min2min5min黑茶2min5min7min(1)求將水“加熱”至過程中水吸收的熱量；(2)求煮茶機的“保溫”功率；(3)若用戶選擇“紅茶高濃度煮茶”，煮茶機經過將水“加熱”至、“煮茶加熱”和“保溫”狀態，共工作15min，求這個過程煮茶機消耗的電能。【答案】(1)(2)(3)【詳解】（1）將水“加熱”至100°C過程中水吸收的熱量為（2）由題意可知則定值電阻R0的阻值為煮茶機的“保溫”功率為（3）將水“加熱”至100°C過程中消耗的電能為將水“加熱”至100°C過程需要的時間為由表格可知，若用戶選擇“紅茶高濃度煮茶”，“煮茶加熱”時間為5min，則保溫時間為煮茶機經過將水“加熱”至100°C、“煮茶加熱”和“保溫”狀態，共工作15min，這個過程煮茶機消耗的電能為題型一多擋位電功率、電熱計算1．（24-25九年級上·吉林四平·階段練習）如圖甲所示的煎餅鍋具有高溫和低溫兩個擋位，圖乙是其內部簡化電路圖。當開關、都閉合時處于擋。若，，則高溫擋和低溫擋的功率之比為=。【答案】高溫6︰1【詳解】[1]分析電路，當開關S1、S2都閉合時，只有R1工作，為高溫擋。[2]當開關S1、S2都閉合時，只有R1工作，為高溫檔，則高溫擋功率為當只有開關S1閉合時，R1與R2串聯，為低溫檔，則電路總電阻為低溫檔總功率為則高溫擋與低溫擋功率之比為2．（2024·四川成都·中考真題）小張想設計一個有“低溫”、“中溫”和“高溫”三個擋位的電加熱器，其電路圖如圖所示，電源電壓為220V，R1、R2是電熱絲，開關S接觸相鄰的兩個觸點。她準備了三根電熱絲，R1=242Ω，另外兩根電熱絲的阻值分別是121Ω和242Ω，R2應該選取阻值為Ω的電熱絲。開關S接觸“1”、“2”兩個觸點時，通電1min，電流產生的熱量是J。【答案】1211.2×104【詳解】[1]由電路圖可知，開關S接觸3、4兩個觸點時，電路為R2的簡單電路；開關S接觸2、3兩個觸點時，R1與R2并聯；開關S接觸1、2兩個觸點時，電路為R1的簡單電路；因并聯電路中總電阻小于任何一個分電阻，由可知，開關S接觸2、3兩個觸點時，為高溫擋；由于電加熱器有“低溫”、“中溫”和“高溫”三個擋位，所以R1與R2的阻值應該不同，所以R2應該選取阻值為121Ω。[2]開關S接觸“1”、“2”兩個觸點時，電路為R1的簡單電路，通電1min，電流產生的熱量3．（24-25九年級上·廣東江門·期中）下表為一臺電烤箱的銘牌，其內部簡化電路如圖所示，和均為電熱絲。××牌電烤箱額定電壓220V額定功率高溫擋1100W低溫擋440W(1)電烤箱在高溫擋工作時的電流；(2)電路中的阻值；(3)電烤箱在低溫擋正常工作時，電路中的的阻值。【答案】(1)5A(2)44Ω(3)66Ω【詳解】（1）根據P=UI可得，電烤箱在高溫擋工作時的電流為（2）根據串并聯電路的電阻規律可知，只有開關S1閉合時，兩電阻串聯，電路的總電阻最大，由可知，電路的總電功率最小，電烤箱處于低溫擋；當兩開關同時閉合時，電路為R1的簡單電路，電路總電阻最小，由可知，電路的總電功率最大，電烤箱處于高溫擋。由可得，電路中的阻值為（3）電烤箱在低溫擋正常工作時，由可得，電路中總阻值為所以，電路中的的阻值為4．（24-25九年級上·北京·期中）某品牌4L容量智能電飯鍋的簡化電路圖如圖所示，R1、R2是加熱電阻，煮飯時把電飯鍋接入220V電源。已知電飯鍋處于加熱狀態時的電功率為1100W；處于保溫狀態時通過，R1的電流為1A。忽略溫度對電阻的影響，電源兩端電壓不變。請你：(1)畫出電飯鍋處于加熱狀態時的等效電路圖；(2)加熱狀態時通過R1的電流；(3)加熱電阻R2的阻值；(4)電飯鍋處于保溫狀態時加熱電阻R2消耗的電功率。【答案】(1)見解析(2)5A(3)176Ω(4)176W【詳解】（1）只閉合S1時，兩電阻串聯，兩開關同時閉合時，R2短路，電路為R1的簡單電路，因串聯電阻大于其中任一電阻，故兩開關同時閉合時電路的電阻小，根據可知，此時電路的功率大，為加熱狀態，等效電路圖如下：（2）已知電飯鍋處于加熱狀態時的電功率為1100W，根據電功率公式求得加熱狀態時通過通過R1的電流為（3）當開關S1閉合，S2斷開時，電路處于保溫狀態，兩電阻串聯，此時電路中總電阻在（2）中，由歐姆定律可知根據串聯電阻的規律，因此R2=R總-R1=220Ω-44Ω=176Ω（4）電飯鍋處于保溫狀態時加熱電阻R2消耗的電功率P2=I12R2=(1A)2×176Ω=176W題型二多擋位加熱效率計算5．（2024·甘肅定西·模擬預測）如圖甲所示，這是小明家新買的一臺電熱足浴桶，其簡化電路如圖乙所示。當水溫達到設定溫度時，溫控開關S可自動切換至保溫狀態，R1、R2是發熱電阻，足浴桶的主要參數如下表。請完成以下問題：額定電壓最大水量加熱功率保溫功率220V5L1000W220W(1)電熱足浴桶在保溫狀態時，電路中的電流為多少?(2)發熱電阻R2的阻值是多少?(3)將初溫為20℃的水加至最高水位線，電熱足浴桶正常加熱可使水溫升高到40℃，已知電熱足浴桶的加熱效率為87.5%，則加熱時間是多少秒?[水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，水的密度為1×103kg/m3]【答案】(1)1A(2)171.6Ω(3)480s【詳解】（1）電熱足浴桶在保溫狀態時，功率為P保＝220W，電壓為U＝220V，所以電路中的電流為（2）當S接a時，R1單獨接入電路，為加熱擋；擋S接b時，R1與R2串聯，為保溫擋。加熱時，R1的阻值為保溫時，R1與R2的總電阻為所以R2的阻值為R2＝220Ω－48.4Ω＝171.6Ω（3）水加至最高水位線時，水的質量為m＝ρV＝1×103kg/m3×5×10-3m3＝5kg將初溫為20℃的水加至最高水位線，電熱足浴桶正常加熱可使水溫升高到40℃，水吸收的熱量為Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×5kg×(40℃－20℃)＝4.2×105J足浴桶放出的熱量為加熱時間為6．（24-25九年級上·云南保山·期中）如圖甲所示為某款電熱水壺，它的簡化電路原理圖如圖乙所示，額定電壓為220V，S為感溫開關，1、2是開關連接的觸點，R?和R?為加熱電阻，且阻值保持不變，已知電熱水壺加熱檔的額定功率為1100W，電熱水壺保溫檔正常工作時的電流為0.5A。某次將1kg初溫為12℃的水加熱到100℃正常工作加熱了7min。求：(1)加熱檔正常工作時的電流；(2)電阻R?的阻值;(3)電熱水壺加熱水的效率。【答案】(1)5A(2)396Ω(3)80%【詳解】（1）加熱檔正常工作時的電流故加熱檔工作時候電流為5A。（2）當開關接2觸點時，電熱水壺處于保溫檔，此時電阻和串聯，用電器的總電阻為為電阻的阻值為電阻的阻值為故電阻R2的阻值為396Ω。（3）加熱檔正常工作7min消耗的電能為水吸收的熱量為電熱水壺加熱水的效率：故電熱水壺加熱水的效率為80%。7．（24-25九年級上·山西臨汾·階段練習）如圖甲所示的電水壺有加熱和保溫兩種功能，圖乙是其內部電路的簡圖，電源電壓為，、均為加熱電阻，通過旋轉旋鈕開關可以實現加熱和保溫兩種功能的切換。電水壺加熱功率為，保溫功率為，若電水壺的加熱效率為，求：(1)加熱電阻的阻值；(2)把的水從加熱到所需要的時間。【答案】(1)(2)【詳解】（1）由圖乙知，旋鈕開關接1時，兩個電阻串聯在電路中，電路的總電阻較大，據知，電路總功率較小，處于保溫功能；開關接2時，電路中只有R2工作，電路中的電阻較小，據知，總功率較大，處于加熱功能。加熱功能時，電阻R2的阻值保溫功能時，電路的總電阻R1的阻值（2）加熱時，水吸收的熱量電水壺消耗的電能加熱所需時間8．（24-25九年級上·廣西柳州·階段練習）如圖甲所示是3D打印筆，3D打印筆通過加熱，擠出熱熔的塑膠，然后在空氣中迅速冷卻，最后同化成穩定的形狀。此打印筆有快、慢兩擋，其內部簡化電路如圖乙所示，R1、R2是相同的發熱電阻，單個發熱電阻的阻值與溫度的關系如圖丙所示。(1)用快擋打印時的溫度為250℃，求其快擋打印的功率是多大？(2)使用快擋打印10min，可將30g的塑膠從20℃加熱到250℃，在此過程中，塑膠吸收的熱量是多少？[塑膠的比熱容為2.2×103J/（kg·℃）