2024年中考物理突破訓(xùn)練：電學(xué)中的檔位問(wèn)題（教師卷）

壓軸培優(yōu)專題15電學(xué)中的檔位問(wèn)題

2024年中考物理【高分?突破】壓軸題培優(yōu)專題精練

一、單選題

1.如圖所示是某加熱器的電路圖，電源電壓為220V,Ri、&均為發(fā)熱電阻絲。通過(guò)開關(guān)Si和S2的通

斷組合，可得到不同加熱檔位。其中加熱檔功率為4840W,保溫檔功率為400W。下列說(shuō)法正確的是（）

A.開關(guān)Si、S2都閉合時(shí)，加熱器處于保溫檔

B.發(fā)熱電阻絲的阻值大小關(guān)系為RI<R2

C.處于加熱檔時(shí)，R/的功率為400W

D.保溫5min,加熱器需消耗2000J的電能

【答案】B

【詳解】A.開關(guān)Si、S2都閉合時(shí)，兩個(gè)電阻絲并聯(lián)在電路中，此時(shí)電路中的電阻最小，根據(jù)尸=一知,

R

此時(shí)電路消耗的電功率最大，那么加熱器處于加熱檔，故A錯(cuò)誤；

B.由題意知，當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開時(shí)，加熱器處于保溫檔，此時(shí)電路是只有尺2工作的簡(jiǎn)單電路，則

￡L=(2W=121Q

優(yōu)溫400W

加熱器處于加熱檔時(shí)，電路的總電阻

上111

根據(jù)并聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)方="十"得

R1<R2

故B正確；

C.加熱器處于加熱檔時(shí)，其總功率為4840W,那么電阻4的功率

Pi=P*P^4840W-400W=4440W

故C錯(cuò)誤；

D.保溫5min,加熱器消耗的電能

W=P?=400Wx5x60s=12000J

故D錯(cuò)誤。

故選B。

2.一款養(yǎng)生壺的有關(guān)參數(shù)如表所示，圖甲為其簡(jiǎn)化電路圖，R1和凡為阻值不變的電熱絲。養(yǎng)生壺正常工

作時(shí)，分別用低檔位和高檔位給質(zhì)量為2kg的水加熱，水溫隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，水的比熱容為

A.閉合S斷開國(guó)時(shí)，養(yǎng)生壺處于高檔位

B.電熱絲用的阻值為242。

C.使用低檔位燒水時(shí)的加熱效率為70%

D.使用低檔位燒水時(shí)的加熱效率高于高檔位

【答案】C

【詳解】A.結(jié)合電路圖，由尸=一可知，當(dāng)S、Si閉合時(shí)，電路為R/和七的并聯(lián)電路，電路的電阻最

R

小，功率最大；只閉合開關(guān)S時(shí)，電路為七的簡(jiǎn)單電路，此時(shí)為低溫檔，故A錯(cuò)誤;

B.由表格數(shù)據(jù)和題意，以正常工作時(shí)的功率為

4=/一片氐=500W-200W=300W

由？=可得，R/的電阻值為

R

￡t=(2^,161.3Q

1勺300W

故B錯(cuò)誤;

CD.由圖像可知，將2kg的水從50c加熱到60℃,低溫?fù)醯募訜釙r(shí)間為lOmin,消耗的電能為

5

WK=P低t?=200Wxl0x60s=1.2xl0J

低檔位加熱整個(gè)過(guò)程，水吸收的熱量為

Q?=c/7?(r-fo)=4.2x103J/(kg?℃)x2kgx(60℃-50℃)=8.4x104J

低檔位燒水時(shí)的加熱效率為

84x10J

〃=4x100%=xl00%=70%

嗎氐1.2X105J

由圖像可知，將2kg的水從50℃加熱到70℃,高溫?fù)醯募訜釙r(shí)間為6min,消耗的電能為

W^=PgtS=500WX6X60S=1.8X105J

高檔位加熱整個(gè)過(guò)程，水吸收的熱量為

Qg=an(/-)=4.2X1o3J/(kg?℃)X2kgX(70℃-50℃)=1.68X105J

高檔位燒水時(shí)的加熱效率為

^txl00%=^wxl00%a93-3%

故C正確，D錯(cuò)誤。

故選C。

3.如圖所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的四檔位（高溫、中溫、次中溫、低溫）電熱水壺的電路圖，Ri和R?是兩根阻

值不同的電熱絲（RI<R2）,SI、S2為檔位開關(guān)（Si為單刀雙擲開關(guān)）.當(dāng)電熱水壺處于高溫檔時(shí)，下列檔

位開關(guān)操作正確的是

A.Si接a、S2斷開B.Si接b、S2閉合

C.S1接b、S2斷開D.S1接a、S2閉合

【答案】D

【詳解】試題分析：根據(jù)題意，處于高溫檔時(shí)，總功率應(yīng)最大，由公式P=U2/R知，電源電壓不變，此時(shí)

總電阻最小，所以應(yīng)使兩電阻并聯(lián)；Si接a、S2斷開，電路中只有Ri,A不符合題意；Si接b、S2閉合，

電路中只有R2,B不符合題意；S1接b、S2斷開，兩電阻串聯(lián)，C不符合題意；S1接a、S2閉合，兩電阻

并聯(lián)，D符合題意，故選D.

考點(diǎn)：電功率與電壓、電流的關(guān)系

4.如圖所示是加熱器的電路圖，設(shè)電源電壓保持不變，Ri.史均為發(fā)熱電阻絲，通過(guò)開關(guān)通斷組合，可

得到不同加熱檔位.該加熱器最大電功率為12W,只閉合開關(guān)Si時(shí)，加熱器的電功率是8W.則下列判斷

正確的是

A.該加熱器只有兩個(gè)加熱檔位

B.加熱器兩個(gè)發(fā)熱電阻絲的阻值之比R/：氏=1：3

C.加熱器功率最大時(shí)，R/與&的電流之比為2：1

D.該加熱器的最小電功率是8W

【答案】C

【詳解】A.由電路圖知道，R/與心并聯(lián)連接，且均有一個(gè)開關(guān)單獨(dú)控制，這樣電加熱器能有三個(gè)加熱檔

位，即R/單獨(dú)工作、及單獨(dú)工作、Ri和&同時(shí)工作，故A錯(cuò)誤；

B.由電路圖知道，開關(guān)Si、S2均閉合時(shí)，R/與&并聯(lián)，由于并聯(lián)電路中總功率等于各用電器功率之和,

所以，&的發(fā)熱功率是：

P2=P-Pi=12W-8W=4W,

又因?yàn)椴⒙?lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以，由?=＞知道，兩個(gè)發(fā)熱電阻的阻值之比是:

R

AK4W1

-

一

--一--

&48-W2-

故B錯(cuò)誤；

C.由于并聯(lián)電路兩端的電壓相等，根據(jù)知道，加熱器功率最大時(shí)，氏與上的電流之比是:

4

一

。8W2

￡一°?_4W_

U一

D.由于B=8W,P2=4W,所以，當(dāng)只有&工作時(shí)，該加熱器的電功率最小，即最小電功率是4W,故D

錯(cuò)誤.

5.小陽(yáng)在科技月制作了一個(gè)雙檔位電熱器模型，為了分析接入電路的電阻對(duì)電熱器的電功率的影響，他

將各電表接入電路中，電路如圖所示，電源兩端電壓不變，R/=30。。當(dāng)開關(guān)S閉合，Si、S2斷開時(shí)，電壓

表示數(shù)為S,當(dāng)S、Si、S2都閉合時(shí)，電壓表示數(shù)為必，已知S：S=3：8；兩種狀態(tài)時(shí)，&消耗的功率

最大值尸大和最小值P/、之比為4：1；m的最小功率為0.9W。則下列說(shuō)法正確的是（）

A.電熱器模型最高擋位時(shí)電流表的示數(shù)是1.4A

B.電阻比的阻值60。

C.電熱器模型最低擋位的功率是2.4W

D.電源兩端的電壓12V

【答案】A

【詳解】當(dāng)開關(guān)S閉合，Si、S2斷開時(shí)，三個(gè)電阻串聯(lián)，電壓表測(cè)量電阻R/兩端電壓，電壓表示數(shù)為S；

當(dāng)S、Sl、S2都閉合時(shí)，三個(gè)電阻并聯(lián)，電壓表測(cè)量電源電壓，電壓表示數(shù)為切；則用的最小功率發(fā)生

在電阻串聯(lián)狀態(tài)下，即

已知Ui：S=3：8,則

3

U.=—U

18

此消耗的功率最大值尸大和最小值P〃之比為4：1,則

舄、U；R；

則可知

44

—K=—x30Q=40Q

313

根據(jù)串聯(lián)電流相同，即

U、_U

RiR]+R2+R3

代入數(shù)據(jù)

3U_U

-

830Q30Q+40Q+7;3

則可得

R3=10Q

根據(jù)

P=UI==O.9W

代入數(shù)據(jù)

3U,

---------)2X10Q=0.9W

830Q

則電源電壓為

U=24V

電熱器模型最高擋位時(shí)三個(gè)電阻并聯(lián)，電流表測(cè)量通過(guò)舟與處的電流之和，其示數(shù)為

UU24V24V-A

IT—IT,+AT=----1-------------1--------1.4A

12

RxR230。40Q

電熱器模型最低擋位時(shí)三個(gè)電阻串聯(lián)，此時(shí)功率為

U2(24Vr

P=UI=---------------=7.2W

&+g+鳥30。+40。+ion

故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。

故選A。

二、多選題

6.如圖是科技興趣小組制作的多檔位微型電加熱器的電路圖，正常工作輸入電壓36V,加熱部分內(nèi)部有

兩根電阻絲，通過(guò)按下不同檔位按鈕，改變電阻絲的連接方式（如下表），從而實(shí)現(xiàn)四檔加熱功率.下列說(shuō)

法正確的是（）

3

按鈕1檔2檔3檔4檔

連接方式只連接b、d只連接a、b只連接c、d連接a、b和連接c、d

加熱功率/W72216

A.Ri的阻值為12。，&的阻值為8。

B.分別按下1檔和3檔，電流之差為8A

C.按下2檔電路消耗的總功率為108W

D.按下4檔電路消耗的總功率為432W

【答案】AC

TT2

【詳解】A.由電路圖可知，只連接b、d,電阻Ri、R2串聯(lián)，電路的加熱功率P=72W,由P=J可得,

R

&=《=當(dāng)2=18。，R1的阻值為12。，則R2=R『Ri=18dl2Q=6d故A正確.

總P72W

B.按下1檔時(shí)，電流入=*=暮=24,按下3檔時(shí)，電流/3=彗=學(xué)^=64,所以分別按下1檔和

U3ovU36V

3檔，電流差為4A,故B錯(cuò)誤.

TT2/ozrTz\2

C.按下2檔時(shí)，只有R1連在電路中，所以電路消耗的總功率丁=108W,故C正確.

&1262

111113

D.按下4檔時(shí)，電阻Ri、R2并聯(lián)，電路的總電阻方-="+浴-=不+公=不，所以R總=4。，此時(shí)電路的

尺總風(fēng)尺212612

〃2/QZ：T7\2

總功率舄=丁=二一一=324/，故D錯(cuò)誤.

答案為AC.

7.如圖甲所示的電暖氣，有低、中、高三擋，己知發(fā)熱元件以下說(shuō)法正確的是（）

乙:

品牌☆型號(hào)HY2215-11E

額定電壓220V檔位3擋

額定功率低溫800W中溫H00W高溫1980W

A.使用“低溫?fù)酢敝恍枰]合S2

B.閉合Si、S2時(shí)，通過(guò)R/、干路的電流之比為5：9

C.電阻?的大小為55。、&的大小為44。

D.家里只有電暖氣在中溫?fù)跽９ぷ?分鐘，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)110圈

【答案】CD

【詳解】A.由丙電路圖可知，只閉合Si時(shí)電路為4的簡(jiǎn)單電路，只閉合S2時(shí)電路為&的簡(jiǎn)單電路，閉

合Si、S2時(shí)R/與&并聯(lián)，因并聯(lián)電路中總電阻小于任何一個(gè)分電阻，且鳥，所以，只閉合S1時(shí)電路

的總電阻最大，閉合Si、S2時(shí)電路的總電阻最小，電源的電壓一定時(shí)，由「=[77=4-可知，閉合Si、S2

時(shí)電路的總功率最大，電暖氣處于高溫?fù)酰砜芍婚]合Si時(shí)電暖氣處于低溫?fù)?，只閉合S2時(shí)電暖

氣處于中溫?fù)?，故A錯(cuò)誤；

B.只閉合Si時(shí)，電路為E的簡(jiǎn)單電路，電暖氣處于低溫?fù)?，由P="可得，此時(shí)電路中的電流

「4880W/

7,,=—=--------=4AA

低U220V

閉合Si、S2時(shí)，R/與&并聯(lián)，電暖氣處于高溫?fù)?，此時(shí)干路的電流

同U220V

因并聯(lián)電路中各支路獨(dú)立工作、互不影響，所以，閉合Sl、S2時(shí)，通過(guò)4、干路的電流之比

4=4A=4

/高9A9

故B錯(cuò)誤；

C.只閉合S1時(shí)，電路為4的簡(jiǎn)單電路，電暖氣處于低溫?fù)?，由?U/=t可得，電阻R/的阻值

只閉合S2時(shí)，電路為&的簡(jiǎn)單電路，電暖氣處于中溫?fù)?，電?的阻值

故c正確;

D.家里只有電暖氣在中溫?fù)跽９ぷ?分鐘，由可得，消耗的電能

R6

W=^=1100xl0-3kWx-h=0.11kW.h

因1000”（kW?h）表示每消耗lkW?h的電能，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)lOOOr,所以，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)

w=1000r/（kW-h）x0.11kW-h=110r

故D正確。

故選CDo

8.如圖所示是小強(qiáng)家的電暖氣的銘牌，該電暖氣有高溫和低溫兩個(gè)檔位。若電暖氣始終在額定電壓下工

作，則下列說(shuō)法中正確的是（）

電暖氣型號(hào)

額定電壓220V額定頻率50Hz

高溫檔1100W

額定功率

低溫檔100W

A.電暖氣在高溫檔時(shí)，消耗的電能較多

B.電暖氣在高溫檔時(shí)，電路中的電流是5A

C.電暖氣在低溫檔時(shí)，接入電路的總電阻為484。

D.電暖氣在低溫檔時(shí)，每小時(shí)消耗的電能為1100kW-h

【答案】BC

【詳解】A.高溫?fù)醯墓β瘦^大，但通電時(shí)間不確定，由皿=放可知，消耗的電能不一定多，故A錯(cuò)誤;

B.由尸=U/可知，高溫?fù)鯐r(shí)的電流為

/高令小A

故B正確;

TJ2

C.由尸=J可知，當(dāng)電暖氣在低溫?fù)鯐r(shí)接入電路的總電阻為

R

￡i=(220V)l=484Q

展100W

故c正確；

D.當(dāng)電暖氣在低溫?fù)鯐r(shí)每小時(shí)消耗的電能為

W=P</=0.1Wxlh=0.1kW-h

故D錯(cuò)誤。

故選BC。

9.某愛(ài)心團(tuán)隊(duì)去養(yǎng)老院送電暖氣，電暖氣有低、中、高三擋，已知R/=55。，R2=44。，以下說(shuō)法正確的是

()

品牌型號(hào)HY2215-11E

額定電壓220V檔位3擋

額定功率低溫880W中溫1100W高溫1980W

使用“低溫檔”只需要閉合S2

B.使用“高溫檔”要閉合Si、S2

C.閉合Si、S2時(shí)，通過(guò)R/、R2的電流之比為5:4

D.中溫檔正常工作1分鐘，產(chǎn)生的熱量為6.6X104J

【答案】BD

【詳解】AB.根據(jù)一==可知，當(dāng)電壓一定時(shí)，R越大，P越小，為低溫?fù)?，R越小，P越大，為高溫

R

擋。由電路圖可知，Si、S2同時(shí)閉合時(shí)，Ri、應(yīng)并聯(lián)，電阻最小，功率最大，為高溫?fù)酰挥捎赗/＞上,所

以只閉合Si時(shí)，電阻最大，功率最小，為低溫?fù)酰恢婚]合S2時(shí)，為中溫?fù)酰蔄錯(cuò)誤，B正確；

C.當(dāng)S1、S2都閉合時(shí)，4與&并聯(lián)，由并聯(lián)分流可知通過(guò)心、上的電流之比為

Ii_R2_44Q_4

zT-^-55Q_5

故C錯(cuò)誤；

D.中溫?fù)跽９ぷ?，尺接入電路?分鐘產(chǎn)生的熱量為

Q=I2Rt^—t=(220V)2x60s6.6x104J

口與44Q

故D正確。

故選BDo

10.小明設(shè)計(jì)了一個(gè)多檔位電加熱器，電路如圖所示，其中用、&、力為發(fā)熱電阻，三個(gè)燈泡為上述發(fā)熱

電阻相應(yīng)的工作指示燈，其消耗的電功率可忽略不計(jì)。小明設(shè)想通過(guò)開關(guān)的組合，使電加熱器具有多檔功

率。當(dāng)只Si閉合時(shí)，測(cè)得功率為200W；當(dāng)只S2閉合時(shí)，測(cè)得功率為100W；此電熱器最大發(fā)熱功率為800W,

川(

)

火

線-

零

線

二

一

十

地

線

、

-二

A.當(dāng)只S3閉合時(shí)，電熱器功率為500W

B.此電熱器共有六檔不同的功率

C.電阻Rj、&、R3的阻值之比為5：10：2

D.正確使用此電熱器，在連續(xù)用電Imin內(nèi)可能耗電24000J

【答案】AC

【解析】(1)由電路圖可知，三個(gè)發(fā)熱電阻并聯(lián)，由并聯(lián)電路特點(diǎn)可以求出各電阻的功率，求出只有S3閉

合時(shí)的功率；

(2)三個(gè)開關(guān)的通斷組合成不同的連接方式，其發(fā)熱功率不同；

(3)由電功率的變形公式求出三個(gè)發(fā)熱電阻的比值；

(4)由電功公式/=2分析電熱器消耗的電能。

【詳解】A.三個(gè)開關(guān)都閉合時(shí)，三個(gè)發(fā)熱體并聯(lián)，功率等于三個(gè)功率之和，最大為800W,所以當(dāng)只S3

閉合時(shí)，電熱器功率為

P3=P-P[-P2=800W-200W-100W=500W

故A正確；

B.三個(gè)開關(guān)的通斷組合成的連接方式有：只S1閉合；只S2閉合；只S3閉合；只Si、S2閉合；只S1、S3

閉合；S2、S3閉合；只Si、S2、S3都閉合；共七種組合方式，即為七個(gè)檔位，故B錯(cuò)誤；

C.由尸=—可得，三個(gè)發(fā)熱電阻的阻值之比

R

U2U2111

尾:4:4=耳=5:10:2

月:另200W'100W'500W

故C正確;

D.只Si閉合時(shí)，工作1分鐘，該電加熱器消耗的電能

W；=^Z=200WX60S=1.2X104J

只S2閉合時(shí)，工作1分鐘，該電加熱器消耗的電能

VK,=^f=100Wx60s=6xl03J

只S3閉合時(shí)，工作1分鐘，該電加熱器消耗的電能

jy,=^/=500WX60S=3X104J

只S1、S2閉合時(shí)，工作1分鐘，該電加熱器消耗的電能

4

W4=(Pl+P2)t=(200W+100W)X60S=1.8X10J

只S2、S3閉合時(shí)，工作1分鐘，該電加熱器消耗的電能

W5=(P2+P3)t=(100W+500W)X60s=3.6X1。4J

只S1、S3閉合時(shí)，工作1分鐘，該電加熱器消耗的電能

=(^+^)?=(200W+500W)x60s=4.2xl04J

開關(guān)全部閉合時(shí)，工作1分鐘，該電加熱器消耗的電能

4

W7=(P1+P2+P3)t=(200W+100W+500W)X60S=4.8X10J

故D錯(cuò)誤。

故選ACo

三、填空題

H.小明家的電熱水器有“關(guān)”、“加熱”和“速熱”三個(gè)檔位，其簡(jiǎn)化電路如圖所示。若電熱絲&的阻值是44Q,

則該電熱水器在“加熱”檔位工作時(shí)，通過(guò)它的電流是A,此時(shí)的電功率是Wo

【詳解】口］［2］旋轉(zhuǎn)手柄帶動(dòng)開關(guān)處于加熱擋時(shí)，電路為用的簡(jiǎn)單電路，通過(guò)它的電流為

U_220V

=5A

五一44a

此時(shí)的電功率為

U2_(220V)2

=1100W

44。

12.如圖所示為一款電蒸鍋，連接電蒸鍋的插頭中間的插腳比較長(zhǎng)，它與電蒸鍋的相連。當(dāng)將該電

蒸鍋接入電路時(shí)，它和房間里的照明燈泡的連接方式是。若電蒸鍋的檔位由高溫檔調(diào)為低溫檔，則

燈泡的亮度將(選填“變亮”、“變暗”或“不變”)。

【答案】金屬外殼并聯(lián)不變

【詳解】口］連接電蒸鍋的插頭中間的插腳比較長(zhǎng)，是為了更早的連接地線，防止電蒸鍋的金屬外殼漏電,

引發(fā)安全事故。因此連接電蒸鍋的插頭中間的插腳與電蒸鍋的金屬外殼相連。

⑵⑶在家庭電路中各家用電器獨(dú)立工作、互不影響。因此該電蒸鍋和房間里的照明燈泡的連接方式是并聯(lián)。

若電蒸鍋的檔位由高溫檔調(diào)為低溫檔，對(duì)燈泡沒(méi)有影響，因此燈泡的亮度將不變。

13.某工廠開發(fā)研制了一種高、中、低三擋家用電火鍋，發(fā)熱體由兩個(gè)阻值相同的電熱絲組成，如圖所示。

當(dāng)使用中擋時(shí)，發(fā)熱功率為800W,那么當(dāng)使用高擋時(shí)發(fā)熱功率為W。當(dāng)開關(guān)Si斷開，S2接6時(shí),

電火鍋可實(shí)現(xiàn)檔位工作。

-----------------o220Vo--------1

【答案】1600低

【詳解】口］由P=J可知，在電壓。一定時(shí)，電路總電阻越大，電功率越小，當(dāng)兩電阻并聯(lián)時(shí)，總電阻

最小，電火鍋功率最大，處于高溫?fù)?，只有一個(gè)電阻接入電路時(shí)，電火鍋處于中溫?fù)?，并?lián)接入電路的兩

TJ2

個(gè)電阻，兩端電壓都等于電源電壓，由可知，與中擋進(jìn)行比較（單獨(dú)一個(gè)電阻接入電路），每個(gè)電

R

阻兩端的電壓、每個(gè)電阻阻值均相等，每個(gè)電阻的發(fā)熱功率均相等，則使用高擋時(shí)總發(fā)熱功率為

P,iS=2x800W=1600W

⑵當(dāng)開關(guān)S1斷開，S2接b時(shí)，兩個(gè)電阻串聯(lián)，電路的總電阻最大，由尸=上-可知電路的總功率最小，處

于低檔位工作。

14.如圖是兩擋電飯鍋內(nèi)部加熱部分的簡(jiǎn)化電路圖，R/,&均為發(fā)熱電阻，將開關(guān)S分別置于1或2位置

時(shí)，電飯鍋處于不同的擋位。已知高溫?fù)豕β蕿?000W,&的阻值為110。。當(dāng)開關(guān)S置于2位置時(shí)，電

路中的電流大小為A,當(dāng)開關(guān)S置于1位置時(shí)，電飯鍋處于擋（選填“高溫”或“低

溫，'），在該檔位正常工作5min產(chǎn)生的熱量是J0

1-------o220Vo--------

【答案】2高溫3xl05

【詳解】口］由圖可知，當(dāng)開關(guān)S置于2時(shí)，只有上工作，電路中的電流為

⑵當(dāng)開關(guān)S置于1時(shí)，Ri、及并聯(lián)，電路的總電阻最小，由尸=一可知，電路消耗的功率最大，電飯鍋

處于高溫?fù)酢?/p>

［3］該擋位下正常工作5min產(chǎn)生的熱量

Q=W=P<r=1000Wx5x60s=3x105J

15.如圖是一種電加熱器的原理圖，它有高溫?fù)鹾捅負(fù)鮾蓚€(gè)檔位，圖中電熱絲4的阻值為484。，加熱

器處于高溫?fù)鯐r(shí)的功率是保溫時(shí)的11倍。開關(guān)S斷開時(shí)加熱器的功率為W；當(dāng)它處于高溫?fù)鯐r(shí)，

其總電阻為Q；若家中僅有這一個(gè)用電器在通電工作并處于保溫狀態(tài)，則Imin內(nèi)電能表（電能表

常數(shù)為3000r/kW-h）轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)________圈。

<—220V—>

【答案】100445

【詳解】口］由電路圖可知，開關(guān)S斷開時(shí)，電路為的簡(jiǎn)單電路，此時(shí)電路中的電阻最大（大于

兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)的總電阻），由P==可知，此時(shí)電路的總功率最小，電飯鍋處于保溫?fù)?，保溫檔的功率

R

_f_(22V)：

4呆溫-D_-=100W

480Q

⑵開關(guān)S閉合時(shí)，R/與比并聯(lián)，電路中的總電阻最小，電路的總功率最大，電飯鍋處于高溫檔，因電路

中總功率等于各用電器功率之和，且高溫時(shí)的功率是保溫時(shí)的11倍，開關(guān)S閉合時(shí)，加熱器處于高溫檔

時(shí)的功率

Pf=11%滬=11X1OOW=11OOW

[Hjffln.[木inn.

當(dāng)它處于高溫檔時(shí)，其總電阻為

u2(220V)

R=——-------乙=44。

哂匕洱1100W

[RJiirn

［3］若家中僅有這一個(gè)用電器在通電工作并處于保溫狀態(tài)，則Imin內(nèi)消耗的電能

6x10

卬=Pf=100Wx60s=6X1（）3J=kW-h=--~rkW-h

3.6xl060.6xl03

Imin內(nèi)電能表（電能表常數(shù)為3000r/kW-h）轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)

77=WxBOC?iOaiW?―-kWxkW=

0.6xlO3

四、計(jì)算題

16.如圖所示為某品牌電熱水器的簡(jiǎn)化電路，R/和心均為電阻不變的電熱絲，且R>R2,單刀雙擲開關(guān)

S2可分別與觸點(diǎn)a、6接通。合理控制開關(guān)，該電熱水器的額定功率有100W、150W和其它兩種更大額定

功率的四個(gè)檔位(為了方便計(jì)算，本題數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理)。

(1)請(qǐng)畫出額定功率最小的簡(jiǎn)化電路；

(2)求&的電阻;

(3)求該電熱水器以最大功率正常工作lOmin消耗的電能。

【答案】(1)見(jiàn)解析；(2)3OOQ；(3)2.7xlO5J

【詳解】解：(1)由尸可知，由于電源電壓一定，電路中的總電阻最大，電熱水器的總功率最小，當(dāng)

R

S1斷開，S3閉合，S2接b時(shí)，Ri與七串聯(lián)，總電阻最大，總功率最小，電路圖如圖所示：

RiR?

I-------------IZZ

-------o300Vo--------

(2)由于4>&,當(dāng)開關(guān)S3斷開、Si閉合，S2接a時(shí)，只有比工作;

當(dāng)開關(guān)Si、S3閉合，S2接a時(shí)，Ri、比并聯(lián),電路中的總電阻最小，則電路中的總功率最大。

當(dāng)開關(guān)Si、S3閉合，S2接b時(shí)，只有4工作,此時(shí)電熱水器的額定功率為15OW；

幻的阻值

U2（300V）2

R=—=------=---6-00Q

1《15OW

當(dāng)S1斷開,S3閉合,S2接b時(shí)，島與R2串聯(lián),總電阻最大，總功率最小，此時(shí)電熱水器的額定功率為1OOW；

電路的總電阻

U2_（300V）2

=900Q

片-1OOW

根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)可知，&的阻值

6=R總_&=900Q-600Q=3OOQ

(3)當(dāng)開關(guān)Si、S3閉合，S2接a時(shí)，Ri、&并聯(lián)，電路中的總電阻最小，則電路中的總功率最大。R2

的功率

尸2m加

電熱水器的最大功率

以=片+6=150W+300W=450W

該電熱水器以最大功率正常工作lOmin消耗的電能

W=垛/=450Wx10x60s=2.7xIO,j

答：(1)見(jiàn)解析;

(2)&的電阻為300。；

(3)該電熱水器以最大功率正常工作lOmin消耗的電能為2.7xl05j。

17.物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，興趣小組同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)制作了一個(gè)電加熱器，其電路原理如圖所示，電加熱器有加熱,

保溫兩檔，Ri,及均為電熱絲，當(dāng)開關(guān)S閉合，Si斷開時(shí)，電加熱器處于保溫檔，此時(shí)正常工作電流是

2A,當(dāng)開關(guān)S、Si都閉合時(shí)，電加熱器處于加熱檔，此時(shí)正常工作電流為10A,該電加熱器在加熱檔位正

常工作lOmin,可以使6kg初溫為20℃的水升高到50℃,水的比熱容是4.2xl03j/(kg/C),回答下面問(wèn)題:

(1)電熱絲上的阻值多大？

(2)加熱檔正常工作lOmin電流做多少功？

(3)上述過(guò)程中水吸收的熱量是多少？

(4)電加熱器加熱檔的效率多大?

⑶756000J；(4)57.3%

【詳解】解：(1)當(dāng)開關(guān)S閉合，Si斷開時(shí)，電路為只有心的串聯(lián)電路，電加熱器處于保溫檔，此時(shí)正

常工作電流是2A,則電熱絲及的阻值

U220V

R,=—=-------=110。

-I22A

(2)電加熱器處于加熱檔，正常工作電流為10A,則加熱檔正常工作lOmin電流做功

w=u/u220Vx10Ax600s=1320000J

(3)6kg初溫為20℃的水升高到50℃,則水吸收的熱量

3

Q^cm(t2~r；)M.2xIOJ/(kg-℃)x6kgx(50℃-20℃)=756000J

(4)電加熱器加熱檔的效率

756000J

7=-^xl00%=x100%-57.3%

W1320000J

答：(1)電熱絲&的阻值為no。；

(2)加熱檔正常工作lOmin電流做功1320000J；

(3)上述過(guò)程中水吸收的熱量是756000J；

(4)電加熱器加熱檔的效率57.3%。

18.如圖甲是一個(gè)電餅鐺，可實(shí)現(xiàn)烙、煎、烤等多種功能，功率多檔位可調(diào)。一種檔位調(diào)節(jié)電路如圖乙所

示，兩根發(fā)熱電阻絲并聯(lián)，其中Ro=4O。，R/=121。。另一種檔位調(diào)節(jié)電路如圖丙所示，滑動(dòng)變阻器R的

最大阻值為444。。技術(shù)追求無(wú)止境，現(xiàn)在工程師們用半導(dǎo)體材料制成“可控硅”元件，使加熱電阻上的電壓

可調(diào)到任意值，從而實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)，如圖丁所示。求：

(1)乙電路的最大功率？

(2)丙電路的總功率可調(diào)范圍？

(3)在丁圖中，當(dāng)Ro的實(shí)際功率為1000W時(shí)，加在&兩端的電壓為多大？對(duì)乙電路和丙電路的設(shè)計(jì)，

請(qǐng)分別指出一個(gè)缺點(diǎn)。

可控硅—

.(TV

甲乙丙丁

【答案】(1)1610W；(2)100W-1210W；(3)200V,分析見(jiàn)解析

【詳解】解：(1)電源電壓不變，當(dāng)電路中電阻并聯(lián)時(shí)，電阻最小時(shí)，電功率最大，電阻并聯(lián)時(shí)，總電阻

為

區(qū)_&片40。義⑵。4840。

總一9+R]-40。+121。~161

根據(jù)功率公式尸=(得功率為

Tj2(220V)2

P=—*=-』—=1610W

161

(2)由題意可知滑動(dòng)變阻器的變化范圍為0-444。，故電路中的總電阻的變化范圍為400-484。，故電功率

最大值為

_u~_(220V)2

p=1210W

一服一40c

電功率最小值為

U2(220V)2

P=——=-----------=100W

心484Q

故電功率的變化范圍為100W-1210W。

〃2

(3)當(dāng)&的實(shí)際功率為1000W時(shí)，根據(jù)電功率公式P=—可知

R

UR=V100Wx40Q=200V

對(duì)于乙電路設(shè)計(jì)，能夠控制的功率只有3個(gè)檔位，分別是中高低檔，對(duì)于丙電路的設(shè)計(jì)雖然使電功率的變

化范圍更大，但是能夠控制的電功率的最大值過(guò)小。

答：(1)乙電路的最大功率為1610W；

(2)丙電路的總功率可調(diào)范圍為100W-1210W；

(3)在丁圖中，當(dāng)R)的實(shí)際功率為1000W時(shí)，加在此兩端的電壓為200V；缺點(diǎn)詳見(jiàn)解析。

19.小明家里新購(gòu)的空氣炸鍋有高、中、低溫三個(gè)檔位，說(shuō)明書上標(biāo)有簡(jiǎn)化電路如圖，定值發(fā)熱電阻R

和以，并且R/小于尺2，R/=40C,低溫檔功率440W,求：

(1)定值電阻&的阻值；

(2)高溫檔的功率；

(3)已知電路電壓220V,插座上標(biāo)有額定電流6A。使用該插座給空氣炸鍋供電，在不改變低溫檔功率

及檔位結(jié)構(gòu)的前提下，從安全用電和加熱快速的角度考慮，我們可以對(duì)空氣炸鍋的電路進(jìn)行再設(shè)計(jì)，詳細(xì)

說(shuō)出你的設(shè)計(jì)方案。

【答案】(1)110Q；(2)1650W；(3)見(jiàn)詳解

【詳解】解：(1)由公式尸=:可知，當(dāng)電路中電阻最大時(shí)空氣炸鍋處于低溫?fù)?，電阻最小時(shí)空氣炸鍋

R

處于高溫?fù)酰纱⒙?lián)電路中電阻的特點(diǎn)結(jié)合題意可知，R并＜Rl〈R2,因此，當(dāng)只閉合開關(guān)S2時(shí)，電路

處于低溫?fù)?，此時(shí)電路中只接入已知低溫?fù)豕β蕿?40W,故定值電阻處的阻值

u2_（220V）2

靡=440W=HOW

(2)當(dāng)Q和&并聯(lián)時(shí)，電路處于高溫?fù)?，此時(shí)R/的功率

U2_（220V）2

=1210W

凡一40Q

則高溫檔的功率

P^Pi+P2=Pi+Pfi=1210W+440W=1650W

(3)該插座允許接入用電器的最大電功率

Pmm=U1=220Vx6A=l320W

若將該空氣炸鍋以高溫?fù)踅尤朐摬遄鶗?huì)發(fā)生安全事故，在不改變低溫?fù)豕β始皳跷唤Y(jié)構(gòu)的前提下應(yīng)降低高

溫?fù)醯墓β?，則應(yīng)該給發(fā)熱電阻4