呼和浩特专版2020中考物理复习方案专题07电热器多挡位问题试题.docx

专题(七)　电热器多挡位问题
能力点1:多挡位问题的理解
根据公式P=U2R判断用电器所处的状态(加热、保温)。【总结:总电阻最大,低温挡;总电阻居中,中温挡;总电阻最小,高温挡】
家庭电路电压220 V,用电高峰,电压降低。
能力点2:电学相关计算
(1)根据P=U2R计算电阻,注意区分P是哪种状态下的电功率。
(2)实际电压或实际功率的计算:由于加热电阻的阻值不变,可用P实P额=U实2U额2计算实际电压或实际功率。
能力点3:电路识别与分析
看准不同时刻下的电路连接情况,画出简化电路,知道不同时刻各物理量之间的联系纽带是电源电压不变,定值电阻的阻值不变。
能力点4:坐标图像识别
(1)明确坐标图像的研究对象、横纵坐标代表的意义。
(2)明确同一坐标下字母数据间的定量关系。
能力点5:明确题眼,找出隐含条件
根据已知和题意,挖掘题目中隐含的条件与要求的物理量相结合,找到切入点求解(向文字说明要分)。
1.[2019·成都]如图ZT7-1甲所示是一种家用电暖器,图乙是其简化的电路图,已知R1<R2,电暖器的部分参数如下表所示。闭合开关S,要让电暖器处于第二挡工作,则应再将开关　　　　闭合;若电暖器在第二挡正常工作10 min,则产生的热量是　　　　　J。 

图ZT7-1
额定电压
220 V
功率选择
　一挡950 W
　二挡1150 W
　三挡2100 W
2.[2019·黑龙江]如图ZT7-2甲所示为家用电热饮水机,图乙为它的电路原理图,下表为它的铭牌。
(1)当S1闭合、S2断开时,电热饮水机处于　　　　(选填“加热”或“保温”)状态,此时电路中的电流是多大? 
(2)饮水机正常工作时,将热水箱中的水(满箱)从20 ℃加热到90 ℃,水吸收的热量是多少?[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)电热饮水机正常工作时加热效率为80%。求将热水箱中的水(满箱)从20 ℃加热到90 ℃所需的时间。

图ZT7-2　　
水桶容量
20 L
热水箱容量
1 L
额定电压
220 V
加热功率
400 W
保温功率
44 W

3.[2019·辽阳]如图ZT7-3甲所示是高、低温两挡空气炸锅,图乙是其内部简化电路,R1、R2均为发热体,将开关S分别置于1、2两位置时,空气炸锅处于不同的挡位。已知两挡空气炸锅的高温挡功率为900 W,R2阻值为96.8 Ω。
(1)求发热体R1的阻值。
(2)空气炸锅一次性可装入200 g牛柳,若将这些牛柳从40 ℃加热到190 ℃,求牛柳需要吸收的热量。[c牛柳=3×103 J/(kg·℃)]
(3)不计热量损失,求用高温挡将200 g牛柳从40 ℃加热到190 ℃需要的时间。

图ZT7-3

4.[2018·江西]如图ZT7-4所示是某型号的爆米花机的电路图,该爆米花机具有制作和保温功能。只闭合开关S1时,R1加热,电动机搅拌,开始制作爆米花;只闭合开关S2时,R2保温,防止爆米花变凉;爆米花机的铭牌如下表所示。[c玉米=1.2×103 J/(kg·℃)]
(1)将100 g、20 ℃的玉米粒加热到300 ℃成为爆米花时,求玉米粒需要吸收的热量。
(2)电阻R1发热,把100 g、20 ℃的玉米粒加热成为爆米花,需要用时5 min,求R1的加热效率。
(3)求保温电阻R2的阻值。

图ZT7-4
额定电压
220 V
加热功率
200 W
保温功率
22 W
电动机功率
40 W

5.[2018·营口]图ZT7-5甲是一种电热加湿器,其原理如图乙所示,闭合开关S,电热丝R1将加热仓中的水加热到沸腾后变成水蒸气喷出,增加空气的湿度。当加热仓中的水对底部的压强减少到一定程度时,注水阀门便会自动打开从储水箱中注水。加湿器的工作电压为220 V,最大功率为40 W,气雾调节器R2的阻值范围是0~1210 Ω。
(1)求电热丝R1的阻值。
(2)若加热仓以最大功率工作时的效率为84%,那么将加热仓中质量为30 g、温度为20 ℃的水加热到100 ℃需要多长时间?[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)设电热丝R1的阻值不变,电热丝R1工作时最小功率是多少?

图ZT7-5

【参考答案】
1.S1　6.9×105
[解析]由P=U2R可知,R越大P越小,由于R1<R2,则开关S、S2闭合,S1断开时,R2单独工作,为一挡;开关S、S1闭合,S2断开时,R1单独工作,为二挡;开关S、S1、S2都闭合时,R1R2并联,为三挡。二挡正常工作10 min产生的热量Q=P2t=1150 W×10×60 s=6.9×105 J。
2.解:(1)保温
此时电路中的电流I=P保温U=44W220V=0.2 A。
(2)水的质量m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×10-3 m3=1 kg,
水吸收的热量
Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(90 ℃-20 ℃)=2.94×105 J。
(3)消耗的电能
W电=Q吸η=2.94×105 J80%=3.675×105 J,
所需时间t时=W电P加热=3.675×105 J400W=918.75 s。
3.解:(1)由电路图可知,当开关S置于1位置时,R1、R2并联;当开关S置于2位置时,只有电阻R2接入电路。
因为并联电路的总电阻小于任何一个分电阻,即并联后总电阻小于R2的阻值,
所以S接1时为高温挡,接2时为低温挡,
则R2的功率P2=U2R2=(220V)296.8Ω=500 W,
发热体R1的功率
P1=P高-P2=900 W-500 W=400 W,
由P=U2R可知,发热体R1的阻值R1=U2P1=(220V)2400W=121 Ω。
(2)牛柳需要吸收的热量Q吸=c牛柳m牛柳Δt=3×103 J/(kg·℃)×0.2 kg×(190 ℃-40 ℃)=9×104 J。
(3)不计热量损失,则W=Q吸=9×104 J,
由P=Wt可得,用高温挡将牛柳从40 ℃加热到190 ℃,需要时间t时=WP高=9×104 J900W=100 s。
4.解:(1)玉米粒吸收的热量
Q吸=c玉米m(t-t0)=1.2×103 J/(kg·℃)×0.1 kg×(300 ℃-20 ℃)=3.36×104 J。
(2)由题知,制作时给玉米粒加热的功率P加热=200 W,
由P=Wt可得,电阻R1加热消耗的电能
W=P加热t时=200 W×5×60 s=6×104 J,
电阻R1的加热效率
η=Q吸W=3.36×104 J6×104 J=56%。
(3)只闭合开关S2时,只有R2连入电路,处于保温状态,
由P=U2R得,R2的阻值
R2=U2P保温=(220V)222W=2200 Ω。
5.(1)当气雾调节器R2的滑片移到最左边时,气雾调节器接入电路的电阻为0,只有电热丝R1工作,此时加湿器的功率最大为40 W,
由P=U2R可得,电热丝R1的阻值
R1=U2P大=(220V)240W=1210 Ω。
(2)水吸收的热量
Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×30×10-3 kg×(100 ℃-20 ℃)=1.008×104 J,
由η=Q吸W可得,消耗的电能
W=Q吸η=1.008×104 J84%=1.2×104 J,
由P=Wt可得,加热时间
t时=WP大=1.2×104 J40W=300 s。
(3)当滑片移到最右边时,气雾调节器R2的最大阻值和电热丝R1串联,电路中电流最小,电热丝R1工作时功率最小,此时电路中的电流为
I小=UR总=220V1210Ω+1210Ω=111 A,
电热丝R1工作时的最小功率为
P小=I小2R1=111 A2×1210 Ω=10 W。

6