2024年中考物理三輪復習重要突破：多檔位用電器相關計算（含解析）

專題12多檔位用電器相關計算

/方法指導

一、電阻均為發(fā)熱電阻

多擋位的實質(zhì)是利用多開關限制接入電路中總電阻的大小，從而變更用電器電功率來實

現(xiàn)對擋位的限制.R總越大，P實越小，擋位低；R總越小，P實越大，擋位高.

低溫U2

品口囿閑口八3G,通四J由電陽由甲彈耿，廠P/1r氐t一—

檔7?i+7?2

短路式|—1—1~*—1—

高溫U2

閉合S、So,只有Ri接入電路，Pff=—

r220V檔X

低溫f/2

只閉合S,只有R?接入電路，戶低=——

—1----1-----0^——檔7?2

并聯(lián)式

高溫、、、nU2U2

R2S、So均閉合，Ri、Rz并聯(lián)，匕=-----1-----

-220檔何&&

低溫U2

S1斷開，S2接b,Ri、R?串聯(lián)，尸低=-------

檔RI+R2

單刀雙擲ab2

-----------ojo---------中溫U

is,閉合&,S2接b,只有Ri接入電路，等=—

式檔Ri

R達飛

］高溫

,,,、?U2U2

-----o22()vo——囿口，02?a,Kl>K2升耿，「育C十C

檔

二、發(fā)熱電阻和定值電阻串聯(lián)

依據(jù)(3=1組自得P=1R計算發(fā)熱功率，電路電流越大，發(fā)熱功率越大。

U2

如圖中，SI、S2均閉合時為高溫擋，%

只閉合S1時為低溫擋，々氐=(U)2R

R+R。

1

類型一兩檔位用電器

1.如圖所示為某品牌電飯鍋的簡化電路圖，石和兄均為電熱絲，Si是溫度自動限制開

關，已知電飯鍋的額定電壓為220V,高溫擋功率為1320W,低溫擋功率為110W.求：

(1)將鍋內(nèi)2kg的水從20℃加熱到100℃,水汲取的熱量；[c水=4.2X103J/

(kg?℃)]

(2)電熱絲兄的阻值.

第1題圖

【解析】(1)水汲取的熱量

0吸=。水042=4.2X10,J/(kg?℃)X(100℃-20℃)=6.72X105J

(2)由可知，當S、Si都閉合時，電路中用、尼并聯(lián)，電路中電阻最小，電路處

于高溫擋，當S閉合、斷開時，電路為免的簡潔電路，電路處于低溫擋.

電阻用的功率高溫一戶低溫=1320W-110W=1210W

”(220V)2

電阻尼的阻值兄=元=-z-??=40Q

ri1Z1UwW

2.下表為某品牌取暖用油汀的銘牌，其內(nèi)部電路如圖所示，兄和兄均為電熱絲，Si是

溫度自動限制開關.閉合開關S,30min內(nèi)油汀消耗的電能為0.88kW?h.求：

(1)通過兆的電流；

(2)電熱絲尼的電阻；

(3)30min內(nèi)開關Si閉合的時間.

額定電壓

額定功率

低溫擋

2200W

第2題圖

2

【解析】(I)由電路圖及表中數(shù)據(jù)可知，當僅s閉合時處于低溫擋，

即流過電阻卡的電流為：工=力=220v=4A;

p2200W

(2)當開關S、Si同時閉合時，處于高溫擋，則電路中的總電流為/=力=220V=10

A

則流過兄的電流為：72=1-Zi=10A-4A=6A

U220V

電熱絲泥的阻值為：兄=亍=工「-36.7Q

hOA

(3)30min內(nèi)兄消耗的電能為

%=Pit=0.88kWXO.5h=0.44kW?h

是消耗的電能為例=片用=0.88kW?h-0.44kW?h=0.44kW?h

尼的電功率為4=2200W-880W=1320W=l.32kW

的0.44kW?h1

ti=~Pr1.32kW=ih=2°mm

3.小明家某型號電熱加濕器的原理如圖甲.人、尼都是發(fā)熱電阻，不考慮溫度對電阻

的影響，且兄=3用；S為旋轉(zhuǎn)型開關，1、2、3、4為觸點，通過旋轉(zhuǎn)開關S可實現(xiàn)“關”、

“低擋”、“高擋”之間的切換(低擋為小功率加熱，高擋為大功率加熱)，其部分技術參

數(shù)如下表.

kTt電檢，“22n??????????

40n:.:..:.:.:..:.:.:..::

::::::::::

，雨mini

w乙

第3題圖

(1)開關處于圖示位置，電熱加濕器的狀態(tài)是(選填“關”“低擋”或“高

擋”)；

(2)求電熱加濕器中用的阻值；

(3)某次運用加濕器在額定電壓下工作,加濕器注水倉中加注冷水已達到最大注水量，

其工作30min的功率與時間圖像如圖乙所示，假如電阻人在此次高擋加熱時產(chǎn)生的熱量全

部被水汲取，可以使注水倉中冷水的溫度上升多少。C?[計算結(jié)果保留整數(shù)，水的比熱容為

4.2X103J/(kg?℃)]

(4)某一天，小明斷開家中其他全部用電器，只接通加濕器在低擋加熱，發(fā)覺家中3000

3

revs/(kW?h)的電能表轉(zhuǎn)盤在400s內(nèi)轉(zhuǎn)了27圈，求此時電阻用的實際功率是多少？

【解析】(1)關

(2)當開關處于2、3時，兄與兄串聯(lián)，電路的電阻最大，依據(jù)片竟可知，此時的功

率較小，處于低擋，當開關處于3、4時，及被短路，電路只有發(fā)接入電路，電路的電阻最

計(99QV)2

小，功率最大，處于高擋，則一的阻值為=121Q

球4UUW

(3)由圖可知，電熱加濕器在高擋的工作時間為10min,則用通電10min產(chǎn)生的熱

量為。放=〃高力=400WX10X60s=2.4X105J

由于。吸=0放，依據(jù)0吸=cm、力可知，冷水上升的溫度為Kt=—=

cm

2.4X105J_

-------7-------------------y19C

4.2X103J/(kg?℃)X3kg

(4)由題知尼=3用=363Q,

97

電熱加濕器在低擋工作時消耗的電能為七子肅X3.6X10,J=3.24X10,J

OUUU

一

由W=Pt和得，電熱加濕器的實際電壓為u實=\=

/3.24X104JX(121Q+363Q)

A/-----------------------------=198V

400s

由于尼：%=1：3,依據(jù)串聯(lián)分壓的原理可知，〃實=〃+8、?:仄=\3,則8=148.5

V

位也(148.5V)2

依據(jù)々花可知，兄的實際功率為必實=下=—擊”一=60.75W

K7(2363Q

4.如圖甲為常用的電熱飲水機,其電路原理如圖乙所示.該飲水機的額定電壓為220V,

加熱電功率為1100W,保溫電功率為44W,用、尼均為電熱絲(用、用的電阻不隨溫度變

更).請問：

(1)當S閉合時，飲水機處于(選填“加熱”或“保溫”)狀態(tài)，此時電路

中的電流是多大？

(2)電熱絲用的電阻是多大？

(3)飲水機加熱工作時，將0.5千克初溫為20℃的水加熱到97℃,須要多長時間(假

設電能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能)？

甲乙

4

第4題圖

[}

【解析】(1)首先要依據(jù)戶=彳來推斷多擋位問題，當S閉合時，此時A被短路，電路

中電阻最小，因此功率最大，為加熱擋，此時電路中電流：/=牛=書*=5A

fl(220V)2

(2)&=石==44Q,開關斷開時，兩電阻串聯(lián)，此時為保溫擋，

產(chǎn)熱1一1U…UWRB=R\

1}(220V)2

+兄=h=—77^—=1100Q,則兄=7?總一旦=1100Q-44。=1056Q

珍溫44W

(3)電能全部轉(zhuǎn)化為水汲取的熱量：即/電=0吸，夕熱力=。力△力因此可知通電時間：

cmkt4.2X103J/(kg?℃)X0.5kgX(97-20)℃

t=-----=--------------------------------------------=147s

P熱1100W

5.某電熱水器具有加熱和保溫功能，其工作原理如圖甲所示.其中限制電路中的電磁

鐵線圈電阻不計，A為熱敏電阻，熱敏電阻中允許通過的最大電流為=15mA,其阻值7?隨

溫度變更的規(guī)律圖像如圖乙所示，電源電壓〃恒為6V.當電磁鐵線圈中的電流/>8mA時，

電磁鐵的銜鐵被吸下，繼電器下方觸點a、人接觸，加熱電路接通；當電磁鐵線圈中的電流

/W8mA時，繼電器上方觸點。接觸，保溫電路接通.熱敏電阻印和工作電路中的三只電阻

絲瓜、石、用均置于儲水箱中，區(qū)=220V,加熱時的功率尸加熱=2200W,保溫時的功率產(chǎn)

保溫=110W,加熱效率77=90%,Rz=2R\,水的比熱容c水=4.2X10,J/(kg?℃).水箱內(nèi)

最低溫度為0℃.

(1)為使限制電路正常工作，愛護電阻尼的阻值至少為多大？若必為該值，試求熱水

器剛起先保溫時水的溫度.

(2)電阻絲用、凡、尺的阻值分別為多少歐姆？

(3)該熱水器在加熱狀態(tài)下，將44kg、20°C的水加熱到50。。須要多少時間？

【解析】(1)熱敏電阻中允許通過的最大電流為=15mA,

此時限制電路中電阻最小斤總小=苧=]A=400Q

由圖像得水箱內(nèi)最低溫度為0℃時熱敏電阻最小，A最小=100Q

愛護電阻阻值至少為而=人小一"最小=400Q-100Q=300Q

5

熱水器剛起先保溫時，限制電路中的總電阻衣總=3=750Q

?/限制oXit)A

熱敏電阻的阻值仁〃總一兄=750Q-300Q=450Q

由乙圖像得，儲水箱中水溫是70℃

(2)加熱狀態(tài)時，電阻泥、尼并聯(lián)在工作電路中

并聯(lián)電路的總電阻/并=薩=；1=22Q

心口熱zzUOW

「R\R?

又。并=夕」_夕'A=2用

為十1\2

代入數(shù)據(jù)得A=33Q,%=66Q

保溫狀態(tài)時，電阻脛、品串聯(lián)在工作電路中.

%=7?串一尼=440Q-66Q=374Q

(3)水汲取的熱量：0吸=M(方一方o)

.法n,g心m。吸。水力(t-to)

電流做的功：卜加熱————"

c水m(t-to)

力口熱時間：t加熱=

〃為熱

4.2義1。3j/(kg?c)X44kgX(50℃—20℃)

90%X2200W—

6.如圖甲是某電吹風的工作原理圖.電吹風工作時，可以分別吹出熱風和涼風.為了

防止溫度過高，用一個PTC電阻吊與電阻為100Q的電熱絲斤串聯(lián)，曲的阻值隨溫度的變

更如圖乙所示.

(1)當開關S指向1位置時，電吹風吹風；

(2)該電吹風吹熱風時，其溫度基本恒定在200℃左右，當它的溫度接著上升時，Ro

的電阻將,電熱絲的發(fā)熱功率將(兩空均選填“增大”、“不變”或“減

小”)；

(3)該電熱絲的最大發(fā)熱功率是多少？

第6題圖

【答案】(1)熱(2)增大減小

6

【解析】（1）當開關S指向1位置時，電熱絲與電動機并聯(lián)，它們同時工作，電動機吹

熱風；（2）從圖像中可以看出，當溫度高于200℃時，PTC電阻的阻值增大，則它分得的電

壓也增大，而電熱絲分得的電壓減小，依據(jù)公式片《可知，電熱絲的發(fā)熱功率將減??；（3）

從圖像可知，當溫度為35°C,PTC的電阻最小為10Q,此時電路中的最大電流為/=（=

U220V

cc=2A,電熱絲的最大發(fā)熱功率為（2A）2X100Q=400W.

7.如圖（1）為一款利用高溫水蒸氣熨燙衣服的便攜式掛燙機，它的正常工作電壓為

220V,水箱裝水最多0.3kg,加熱功率有大、小兩個擋位.設計師最初設計的內(nèi)部電路有

如圖（2）甲、乙兩種接法，其中電熱絲瓜=56Q,兄=44Q.

（1）高溫水蒸氣熨燙衣服時，水蒸氣遇到衣服快速（填物態(tài)變更名稱）成小

水珠，放出熱量，將衣服熨平.

（2）假如選擇甲電路，電路中最大電流為A；假如選擇乙電路，電路中最大電

流為A,由于兩個電路中所選熔斷器里的熔絲允許通過的最大電流為8.2A,故設

計師最終選擇了甲電路.（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）

（3）請分別計算這款掛燙機兩個擋位的額定功率.

（4）若將水箱中0.22kg的水從25℃加熱到100℃，掛燙機至少須要加熱多長時間[水

的比熱容c=4.2X103J/（kg?℃）]?

【解析】（1）液化（2）58.9

（3）掛燙機大功率擋工作時，電路中電流為5A,此時功率

產(chǎn)大=0=220VX5A=1100W

掛燙機小功率擋工作時，兄、尼串聯(lián)，電路中電流

__U____U_________220V220V

,總=瓦一旦+1—56Q+44Q—1002A

小功率擋的功率

戶小=0息=220VX2.2A=484W

7

(4)水汲取的熱量

Qw=cmQt—tJ=4.2X103J/(kg?℃)XO.22kgX(100℃-25℃)=6.93X104

J

要使加熱時間最短，應選用大功率擋，且電流產(chǎn)生的熱量全部被水汲取.所以有W=Q,

由片工得，加熱時間

WQ6.93X104J

t=——=—=----------e

°P大P大1100W

一題多解：(3)問還可以這樣解:

只有無接入電路，由々以，=當導，此時功率

掛燙機大功率擋工作時,

K

戶大=￡=(220V)：

大尼44Q100W

兄、兄串聯(lián)，由戶=0、/=鄉(xiāng)導，此時功率

掛燙機小功率擋工作時,

K

ifif(220V)2

=z

P小――n――~~j~――lr77j_77484W

R總R\-\-Ri56Q+44Q

類型二三檔位用電器

8.如圖甲是家用電暖器，利用電熱給煤油加熱取暖.圖乙為其簡化的電路原理圖，已

知電阻用〉不，銘牌見下表.在電暖器跌倒時，跌倒開關S自動斷開，切斷電源，保證平安.電

暖器有“高溫擋”、“中溫擋”和“低溫擋”三個擋位，解答下列問題：［已知c煤油=

(1)煤油溫度上升20℃時，汲取了多少焦耳的熱量？

(2)尼的阻值是多少？(寫出必要的文字說明)

(3)某同學用兩個阻值和眉、兄均相同的電熱絲串聯(lián)，制成一個新的電熱器，將它接

8

在家庭電路中工作11min,產(chǎn)生的熱量是多少？

【解析】(1)煤油的質(zhì)量為0=0「=O.8X1()3kg/m3X25X10-3m3=20kg

溫度上升20℃汲取的熱量為Q^=cm^t=2.1X103J/(kg?℃)X20kgX20℃=

8.4X105J

(2)由于R〉Rz,依據(jù)片與可知，當電壓肯定時，電阻越大，功率越小，故當S、S,

K

”(290V)2

閉合時，用單獨工作，電路中電阻最大，電暖器處于低溫擋，R==w=121Q

打氐4UUW

”(220V)2

(3)當S、S?閉合時，上單獨工作，電暖器處于中溫擋，一==:?…=44Q

411UUW

串聯(lián)后的電阻為衣單=》+兄=121Q+44=165Q

f?人且/(220V)2$

5

產(chǎn)生的熱量為0=方［=］一門-X11X60s=1.936X10J

扁165C

9.小亮家新裝了一臺智能電熱馬桶蓋，如圖甲所示，他查閱運用說明書發(fā)覺便座加熱

電路有高、中、低三擋并可手動調(diào)整，其額定電壓為220V,低溫擋、中溫擋的額定功率分

別為22W和44W.利用所學的電學學問他設計了一個等效電路圖，如圖乙所示，用兩定值

電阻用和是表示兩電熱絲，單刀雙擲開關S?可接a或6.當它接入家庭電路中正常工作時：

(1)低溫擋加熱的電流多大？

(2)中溫擋加熱5h,消耗多少度電？

(3)高溫擋加熱的額定功率是多少瓦?

第9題圖

pK92W

【解析】(1)低溫擋的工作電流：/低=(=麗飛=0/A

(2)中溫擋加熱5h,消耗電能￡電=上戶中t=0.044kWX5h=0.22kW?h=0.22

度

(3)低溫擋時，Si斷開、S?接兒片和用串聯(lián)，

,1}(220V)2

低溫=石+兄=萬"=W=2200Q

々氐22W

1}(220V)2

中溫擋時，只閉合Si,凡接入電路，R中溫=Ri=^~=TIT—1100。

4A4A4W

尼=4低溫一發(fā)=2200Q-1100Q=1100Q

9

高溫擋時，Si閉合、S2接a,用和用并聯(lián):

RR1100QX1100Q

"高溫=7+兄=1I。。Q+II。。Q=550Q

，(99QV)2

高溫擋的額定功率：一高=丁==o=88W

品溫550Q

10.火鍋是人們比較喜愛的一種飲食方式.如圖所示為小明家運用的一款電火鍋工作電

路的原理圖.它有高、中、低三個加熱擋位，旋鈕開關可以分別置于“0和1”、“1和2”、

“2和3”或“3和4”接線柱.正常工作時，低溫擋功率為高溫擋功率的(，用為242Q,

5

尼為60.5Q.(忽視溫度對電阻的影響)

(1)請指出開關置于什么接線柱時，火鍋處于低溫擋？

(2)必的阻值是多少歐姆？電火鍋處于低溫擋正常工作時，在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量是

多少焦耳？

(3)小明關閉家中的其他用電器，只讓電火鍋獨立工作，用高