2024浙江中考物理二輪重點專題研究 微專題 家用電器類相關計算及電路模型建構（課件）

家用電器類相關計算及電路模型構建微專題命題點1家用電器類相關計算其他地市真題展示1.(2023紹興23題6分)圖甲是某電烤箱的內(nèi)部簡化電路圖，圖乙是電烤箱銘牌的部分信息，R0和R均為電熱絲，其他電阻均忽略不計，已知R＝202歐。(1)電烤箱A、B觸點中連接火線的是________觸點。A浙江近年真題及拓展(2)閉合總開關，將旋鈕開關轉到如圖所示位置，此時電烤箱處于________(選填“高溫擋”或“低溫擋”)。(3)在額定電壓下，電烤箱高溫擋工作2分鐘產(chǎn)生內(nèi)能__________焦。低溫擋1.452×1052.電加熱眼罩對緩解眼疲勞有一定效果。如圖甲是一款市場上的產(chǎn)品，小敏查閱使用說明書，其相關參數(shù)如下表乙。(1)當該款眼罩還剩10%的電池容量時，在額定電壓下充電，充滿電至少需要多少時間？解：t＝

＝1.44h(2)圖丙是小敏設計的可以手動調節(jié)高、中、低三擋加熱的電熱眼罩原理圖。電源電壓U恒為4.8伏，已知電熱絲R1阻值為4歐，電熱絲R2阻值為6歐，開關S3只接a或b。①丙圖電路中S1閉合，S2斷開，S3接a時，加熱電路為________(選填“高”“中”或“低”)溫擋。②中溫擋功率為多少瓦？

③高溫擋工作20分鐘，眼罩消耗的電能為多少焦？低丙②當S1閉合，S2閉合，S3接a時電路為中溫擋，P1＝

＝

＝5.76W③當S1閉合，S2閉合，S3接b時電路為高溫擋，R2的功率：P2＝

＝

＝3.84WR1的功率：P1＝5.76W則總功率：P＝P1＋P2＝5.76W＋3.84W＝9.6W則眼罩消耗的總電能：W＝Pt＝9.6W×20×60s＝11520J丙3.人們對自我保健越來越關注。圖甲為某品牌足浴盆及相關參數(shù)。其內(nèi)部電路可分為工作電路和控制電路兩部分(如圖乙所示)。閉合總開關S，當足浴盆有水注入到一定量時壓控開關S1、S2就會自動閉合，此時R1、R2會同時工作，加熱至40℃時，控制電路中的電磁鐵會將銜鐵吸合，自動進入保溫模式。(1)圖乙的工作電路中，處于保溫狀態(tài)時，工作的電阻是______。壓控開關S1的作用是防止______________________________，達到保護電路的目的。(2)控制電路中電磁鐵線圈的電阻為100歐，為電磁鐵供電的電池電壓為6伏，Rx為熱敏電阻，阻值隨溫度變化關系可由圖丙中的某條曲線表示。當線圈中的電流大于或等于20毫安時，控制電路中繼電器的銜鐵被吸合，則Rx的阻值隨溫度變化的曲線為圖丙中的________。R1足浴盆中沒水時電路處于工作狀態(tài)D(3)求R2的阻值。(4)在一次使用過程中，加熱時間為5分鐘，保溫時間為20分鐘，則整個過程中消耗了多少電能？解：(3)P2＝P加熱－P保溫＝2100W－100W＝2000WR2＝

＝

＝24.2Ω(4)W加熱＝P加熱t(yī)加熱＝2100W×5×60s＝6.3×105JW保溫＝P保溫t保溫＝100W×20×60s＝1.2×105JW總＝W加熱＋W保溫＝6.3×105J＋1.2×105J＝7.5×105J命題點2電路模型建構其他地市真題展示4.(2023臺州32題11分)電熱水壺由分離式底座和壺身兩個部分組成。分離式底座由電源線、圓形底座和供電插座組成，如圖甲；電熱水壺內(nèi)部簡化電路，如圖乙。(1)為防止觸電，供電插座的外殼材料應是_______(選填“絕緣體”或“導體”)。(2)電熱水壺額定電壓為220V，額定功率為1000W。求：①電阻R1的阻值是多少？②正常工作時，燒開一壺水需要300s，消耗多少電能？絕緣體解：①由P＝

可得，電阻R1的阻值R1＝

＝

＝48.4Ω②燒開一壺水消耗的電能W＝Pt＝1000W×300s＝3×105J(3)為滿足人們隨時取用熱水需求，電熱水壺需設置保溫功能?，F(xiàn)有一個溫控開關(一定溫度時，可以自動斷開或閉合；元件符號為“”)，一個阻值遠大于R1的定值電阻R2(元件符號為“”)。要求利用提供的器材，對原電熱水壺的簡化電路進行改進。實現(xiàn)既可加熱又能保溫的功能，且加熱功率保持不變。請畫出電路圖，并說明保溫的工作原理。S閉合，溫控開關處于斷開狀態(tài)，R1、R2同時工作，根據(jù)P＝

，當電路中總電阻R最大時，電路功率最小，此時電路處于保溫狀態(tài)，如答圖所示。5.(2021嘉興33題8分)學習了電學知識后，某科學興趣小組開展制作“電熱水壺”的項目化學習?！卷椖咳蝿铡恐谱饕豢铍姛崴畨?。經(jīng)過小組同學討論后確定電熱水壺的要求如下：容積：1L；功能：①加熱；②保溫；性能：能在7分鐘內(nèi)將1L水從20℃加熱到100℃(不計熱量損失)。【方案設計】為實現(xiàn)上述功能，同學們利用兩個不同阻值的電阻(R1<R2)進行設計，其中方案一如圖所示。利用方案一中的器材，請將方案二的電路補充完整。【器材選擇】若該壺是按照方案一設計的，根據(jù)項目任務中的性能要求，選擇的加熱電阻阻值最大為多少歐姆？[Q吸＝cm(t－t0)，c水＝4.2×103J/(kg·℃)]解：一壺水的質量m＝ρV＝1×103kg/m3×1×10－3m3＝1kg水吸收的熱量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃－20℃)＝3.36×105J由于不計熱量損失，則Q吸＝W電，由W電＝Pt得加熱電功率為P＝

＝

＝

＝800W由P＝

得加熱電阻的阻值R1＝

＝

＝60.5Ω【方案反思】有同學認為電器設計還應考慮使用安全，從安全角度提出一條設計建議_________________________________________________________________________?！卷椖恐谱鳌俊?/p>

從安全角度分析：在加熱的支路上增加溫度控制開關．(合理即可)重難點突破方法指導一、多擋位電路模型多擋位用電器工作時所處狀態(tài)的判斷方法：多擋位用電器的擋位實質是利用多開關控制接入電路中電阻的大小，從而改變用電器電功率來實現(xiàn)對擋位的控制。

根據(jù)P＝

可知，R總越大，P實越小，擋位越低；R總越小，P實越大，擋位越高。例1某電飯鍋有高溫和低溫兩個擋，其內(nèi)部簡化電路可能存在如圖所示的三種情況。(1)圖甲中，當S閉合、S1斷開時，電阻_______(選填“R1”“R2”或“R1與R2”)連入電路，電飯鍋處于____(選填“高溫”或“低溫”)擋；當S、S1均閉合時，電阻______(選填“R1”或“R2”)被短路，電飯鍋處于______(選填“高溫”或“低溫”)擋。R1與R2低溫高溫R2(2)圖乙中，當S閉合、S1斷開時，處于______擋，當S、S1均閉合時，處于________擋。(3)圖丙中，當開關S接________時為高溫擋，當開關S接________時為低溫擋。低溫高溫ab例2

多功能養(yǎng)生壺具有精細烹飪、營養(yǎng)量化等功能，深受市場認可和歡迎。圖甲是某品牌養(yǎng)生壺簡化電路圖。[ρ水＝1×103kg/m3，c水＝4.2×103J/(kg·℃)]第1步：判斷電路，分析擋位(1)當S2斷開，S1閉合，養(yǎng)生壺處于______擋。(2)當養(yǎng)生壺處于低溫擋時，電路中開關的閉合情況是______________。思路引導中溫S1斷開，S2接A甲S1閉合，S2接B依據(jù)：由圖甲知，當開關S1閉合，S2接B時，電阻R1、R2并聯(lián)，電路中的總電阻最小，由P＝

可知，總功率最大，所以此狀態(tài)為高溫擋(3)開關S1、S2處于什么狀態(tài)，養(yǎng)生壺為高溫擋，說明判斷依據(jù)。甲第2步：銘牌信息解讀(4)養(yǎng)生壺正常工作時的電壓為______V。(5)低溫擋時電路中的電功率為____W。(6)中溫擋時電路中的電功率為____W。項目參數(shù)電源電壓(V)220低溫擋功率(W)275中溫擋功率(W)550高溫擋功率(W)

容積(L)1220275550第3步：相關物理量的計算(7)中溫擋時電路中的電流為____A，電阻R1的阻值為____Ω。(8)低溫擋時電路中的電流為____A，電阻R2阻值為____Ω，此時電阻R2的電功率為______W。(9)高溫擋電功率為______W。(10)夏天在傍晚時候，用電高峰期，小金關閉了家中的其他用電器，該壺在加熱過程中家用電能表(圖丙)的轉盤6min內(nèi)轉了300轉，此過程中養(yǎng)生壺消耗的電能和實際電功率各是多少？2.5881.25881100137.5甲丙解：3000r/(kW·h)表示電路中每消耗1kW·h的電能，電能表的轉盤轉3000revs，轉盤轉300轉消耗的電能W高＝

kW·h＝

×3.6×106J＝3.6×105J養(yǎng)生壺的實際功率P實＝

＝

＝1000W二、多擋位電路模型建構例3

小明對家里的電中藥壺進行觀察，并用水替代中藥進行了相關研究。收集和記錄數(shù)據(jù)如下表，請你結合他的調查研究，完成下列問題。觀察對象觀察記錄研究記錄電中藥壺成分：紫砂電源：220V50Hz容積：2L擋位：高溫(1100W)低溫①水的質量m＝2kg，水的初溫t0＝20℃②用高溫擋加熱5min，水的末溫t＝50℃③壺內(nèi)加熱體由兩個相同的發(fā)熱電阻組成③壺內(nèi)加熱體由兩個相同的發(fā)熱電阻組成④c水＝4.2×103J/(kg·℃)思路引導第一步：分析情境，提取信息①電源：220V

50Hz→U＝220V②壺內(nèi)加熱體由兩個相同的發(fā)熱電阻組成→電阻R1、R2，且R1＝R2③高溫(1100W)，低溫未知→有兩個擋位，且P高＝1100W第二步：建構電路模型(1)電路圖：包括________、開關(未知)、用電器(電熱絲2個)。由于R1＝R2＝R，則電路的可能狀態(tài)如下：連接方式R1或R2單獨接入R1、R2串聯(lián)R1、R2____聯(lián)電路圖①

②

總電阻R總＝R1(R2)R總＝______R總＝________電源并R1＋R2第三步：利用規(guī)律，解決問題(2)擋位分析：根據(jù)P＝UI、I＝

知P＝

，由于U＝220V，則R最______時，P最大，則R最______時，P最小。由于電中藥壺有兩種擋位，則需通過開關控制電阻的通斷情況。(3)電路設計電路設計一電路設計二電路圖①②小大(4)求電中藥壺內(nèi)部一個發(fā)熱電阻的阻值。(5)求高溫加熱時，電中藥壺的加熱效率。(4