初中物理中考复习 专题33 电热器及其档位问题（解析版）-2022年中考物理二轮专项复习核心考点突破与必刷题型汇编（全国通用）

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专题33 电热器及其档位问题【核心考点讲解】1、原理：电热器档位越高，对应的实际功率越大；2、公式：（1）S1接b、S2断开时，R1和R2串联，电阻最大，实际功率小，处于低档，此时电路功率（串联电路合着求）（2）断开S1、闭合S2时，只有R1接入电路，处于中档，此时电路功率（3）S1接b、S2闭合时，R1和R2并联，电阻最小，实际功率大，处于高档，此时电路功率（并联电路分着求）（1）S1闭合、S2断开时，R1和R2串联，电阻最大，实际功率小，处于低档，此时电路功率（2）S1、S2闭合时，只有R1接入电路，电阻最小，实际功率大，处于高档，此时电路功率【必刷题型精练】1．（2021•淄博中考）如图所示，图甲是某款即热式电热水龙头，图乙是它的电路原理图，R1和R2是阻值分别为22Ω和44Ω的电热丝。通过旋转手柄改变与开关S接触的两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡的切换。则（　　）A．开关S接触2、3触点时，水龙头放出的是热水 B．开关S接触3、4触点时，电热丝R1、R2串联 C．水龙头在温水挡正常工作时的电流是15A D．水龙头在热水挡正常工作时的功率是3300W解：（1）当开关S接触1、2触点时，电路不通电，电热丝不工作，水龙头放出的是冷水；（2）当开关S接触2、3触点时，电路中只有R2电热丝工作，根据I＝可知，此时的电功率：P＝UI＝U•＝＝＝＝1100W；此时电路的电流：I＝＝＝5A；（3）当开关S接触3、4触点时，电路中R1、R2电热丝并联，根据I＝可知，此时的电功率：P′＝UI′＝U•＝＝＝＝2200W+1100W＝3300W；（4）比较可知，当开关S接触2、3触点时，水龙头放出的是温水，当开关S接触3、4触点时，水龙头放出的是热水；根据以上分析可知，ABC错误，D正确。答案：D。2．（2021•聊城中考）某型号的电热毯有高温和低温两个挡，其内部电路原理图和主要参数如图和表所示，R1是发热体，以下说法正确的是（　　）额定电压220V高温发热功率121W低温发热功率44W交流频率50HzA．当S闭合时是低温挡 B．发热体的电阻是40Ω C．在低温挡工作1min发热体产生的热量是44J D．实际电压为200V时，高温挡实际发热功率是100W解：（1）当开关S闭合时，电阻R2被短路，电路中只有R1，电阻较小，根据P＝知电路的总功率较大，处于高温挡；当开关S断开时，两电阻串联，电路的总电阻较大，根据P＝电路的总功率较小，处于低温挡，故A错误；（2）开关S闭合时，电路中只有R1，根据P＝知R1的电阻为：R1＝＝＝400Ω，故B错误；（3）根据P＝UI知低温时的电流为：I＝＝＝0.2A，在低温挡工作1min发热体产生的热量为：Q＝I2R1t＝（0.2A）2×400Ω×60s＝960J，故C错误；（4）根据P＝知实际电压为200V时高温挡实际发热功率为：P高′＝＝＝100W，故D正确。答案：D。3．（2021•常德中考）某型号电饭煲有加热和保温功能，图甲所示为其内部电路原理图，图乙是该电饭煲工作时电功率与时间的关系图像，关于电饭煲工作时下列说法中正确的是（　　）
 A．开关S接触点2时，电饭煲处于加热状态 B．开关S接触点1时，电饭煲处于保温状态 C．电饭煲处于加热状态时的功率是800W D．保温状态下电饭煲1min消耗200J的电能解：AB、开关S接触点1时，电路为电阻R1的简单电路，开关S接触点2时，两电阻串联接入电路，串联电路总电阻等于各分电阻之和，串联电路总电阻大于任何一个分电阻，由P＝可知开关S接触点1时电路的电功率大于开关S接触点2时的电功率，所以开关S接触点1时是加热状态，开关S接触点2时是保温状态，故AB错误；C、由乙图可知电饭煲处于加热状态时的功率是800W，电饭煲处于保温状态时的功率是200W，故C正确；D、保温状态下电饭煲1min消耗的电能：W＝Pt＝200W×60s＝12000J，故D错误。答案：C。4．（2021•德州中考）如图甲所示，电火锅可以通过控制开关实现高、中、低三挡加热，电路图如图乙所示，R1、R2是电热丝，当S1断开，S2接a时，电火锅为 　低　挡；当S1闭合，S2接b时，电火锅为 　高　挡；当只有 　R2　（选填“R1”或“R2”）接入电路时，电火锅为 　中　挡。解：电路的总电压为U＝220V保持不变，由于电阻的串联相当于增大了导体的长度，所以串联时的总电阻最大；电阻的并联相当于增大了导体的横截面积，所以并联时的总电阻最小；只有一个电阻工作时的电阻居中。由P＝可知，并联时的总功率最大，串联时的总功率最小，只有一个电阻工作时的总功率居中。所以得出：并联为高档，串联为低挡，只有一个电阻工作是中档。当S1断开，S2接a时，电路为串联电路，电火锅为低挡；当S1闭合，S2接b时，电路为并联电路，电火锅为高档；当S1断开，S2接b时，电路为只有R2工作，电火锅为中档。答案：低；高；R2；中。5．（2021•长沙中考）中国的中医已有两千多年的历史，中医是祖国医学文化的宝贵遗产。为了更好地控制煎药时的火候，某厂家生产了如图甲所示的一款全自动电煎药壶，它有“加热”和“保温”两个挡位，简化电路图如乙图所示，其中S2是一个温控开关，温度过高时自动断开。（1）当S1和S2闭合时，电煎药壶处于 　加热　挡位；（2）电煎药壶在 　保温　挡位工作时，通过P点的电流更小。解：（1）由电路图可知，当S1和S2闭合时R1与R2并联，当S1闭合、S2断开时电路为R2的简单电路，因并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，所以，当S1和S2闭合时，电路的总电阻最小，由P＝UI＝可知，电源的电压一定时，电路的总功率最大，电煎药壶处于加热挡位；（2）当S1闭合、S2断开时，电路为R2的简单电路，电煎药壶处于保温挡位，此时电路的总功率最小，由P＝UI的变形式I＝可知，电路的总电流最小，通过P点的电流更小。答案：（1）加热；（2）保温。6．（2021•成都中考）某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1＝1050Ω，R2＝50Ω。开关S接“1”时，电热壶为 　加热　挡位。开关S接“2”时，通电5min，电流通过R2产生的热量为 　600　J。解：（1）由电路图可知，开关S接“1”时电路为R2的简单电路，开关S接“2”时R1与R2串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则开关S接“1”时，电路中的总电阻最小，根据P＝可知，电源电压一定时，电路消耗的功率最大，电热水壶处于加热挡；（2）开关S接“2”时，两电阻串联，为保温状态，电路的总电阻为：R＝R1+R2＝1050Ω+50Ω＝1100Ω，则电路中的电流：I＝＝＝0.2A，通电5min电流通过R2产生的热量：Q＝I2R2t＝（0.2A）2×50Ω×5×60s＝600J。答案：加热；600。7．（2021•济南中考）小亮家新买了一辆汽车，车上的座椅垫具有电加热功能，如图甲所示。通过观察和研究，他了解到该座椅垫有“高温”、“低温”和“关”三个挡位，“高温”挡功率为36W，“低温”挡功率为20W。该座椅垫加热部分的电路简图如图乙所示，电源电压为24V，S为挡位切换开关。R1和R2为电热丝。当座椅垫处于“高温”挡加热时，通过计算回答；①通过座椅垫的电流是多少安？②电热丝R1的阻值是多少欧？③座椅垫工作5min产生的热量是多少焦？解：①由P＝UI可得，处于“高温”挡加热时通过座椅垫的电流为：I＝＝＝1.5A。②由电路图知，开关S接高温挡位时，电路为R1的简单电路，根据I＝可得，电热丝R1的阻值为：R1＝＝＝16Ω。③座椅垫工作5min产生的热量：Q＝W＝P高温t＝36W×5×60s＝1.08×104J。答：①通过座椅垫的电流是1.5A；②电热丝R1的阻值是16Ω；③座椅垫工作5min产生的热量是1.08×104J。8．（2021•黄冈中考）图甲为某自助式洗车机储水箱防冻系统的加热电路。S为温控开关，两个完全相同的发热电阻R1和R2的阻值不随温度变化，工作时，S可在“0”“1”“2”三个挡位之间自动转换，当储水箱水温低于5℃时，S将自动跳到“1”挡加热；若R1烧断，S将自动跳到“2”挡，使用备用电阻R2加热；当水温达到10℃时，S自动跳到“0”挡停止加热。已知储水箱容积为220L，防冻系统正常工作时电压为220V，加热功率为2.2kW。（1）求防冻系统正常加热时通过电阻R1的电流。（2）某时段防冻系统工作时，储水箱装满了水，加热功率P与工作时间t的关系如图乙所示，求该系统在0～340min内消耗的电能。（3）请根据图乙中的信息，计算防冻系统的热损耗功率。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）。解：（1）防冻系统正常工作时电压U＝220V，加热功率：P加＝2.2kW＝2200kW；由P＝UI可知，防冻系统正常加热时通过电阻R1的电流：I1＝＝＝10A；（2）由图乙可知，防冻系统在0～340min内工作的时间：t＝40min+20min＝60min＝3600s；由P＝可知，防冻系统在0～340min内消耗的电能：W＝Pt＝2200W×3600s＝7.92×106J；（3）由ρ＝可知，储水箱中水的质量：m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×220×10﹣3m3＝220kg；从上一次加热完成到下一次开始加热，水共放出的热量：Q放＝c水m水（t0﹣t）＝4.2×103J/（kg•℃）×220kg×（10℃﹣5℃）＝4.62×106J；由图乙可知，这个过程需要的时间：t′＝320min﹣40min＝280min＝1.68×104s；防冻系统的热损耗功率：P损＝＝＝275W。答：（1）防冻系统正常加热时通过电阻R1的电流为10A；（2）系统在0～340min内消耗的电能为7.92×106J；（3）防冻系统的热损耗功率为275W。9．（2021•赤峰中考）中国的厨艺最讲究“火候”二字，图甲所示的智能蛋糕机就是采用智能化技术控制制作过程不同时间段的温度，制作出口感好、营养价值高的蛋糕。该蛋糕机的部分参数如下表所示。U额＝220V额定功率/W中温440高温880（1）求该蛋糕机正常工作时中温挡和高温挡的电流之比。（2）求该蛋糕机正常工作处于中温挡时电路的总电阻。（3）小明课下查得其实际工作的简化电路图如图乙所示，S1为单刀开关，S2为单刀多掷开关，R1、R2为电加热丝。请判断蛋糕机处于高温、中温、低温挡时开关S1、S2所处的状态；并计算该蛋糕机低温挡的额定功率。解：（1）由公式P＝UI可知，当电源电压U一定时，电功率P与电流I成正比，则中温挡和高温挡的电流之比为：I中：I高＝P中：P高＝440W：880W＝1：2；（2）由公式P＝可得，中温挡时电路的总电阻为：R中＝＝＝110Ω；（3）由公式P＝可知，在电源电压一定时，电路的总电阻越大，电功率越小，即工作挡位越低。由乙图可知，当开关S1闭合，S2接2时，R1与R2并联，电路的总电阻最小，蛋糕机处于高温挡，且P高＝；当开关S1闭合，S2接1时，只有R1接入电路工作，R2断开，电路的总电阻等于R1阻值，蛋糕机处于中温挡，且P中＝，R1＝R中＝110Ω；当开关S1断开，S2接3时，R1与R2串联，电路的总电阻最大，蛋糕机处于低温挡，且P低＝；因为P高＝，所以在高温挡下，R2的功率为：P2＝P高﹣P1＝P高﹣P中＝880W﹣440W＝440W，R2的阻值为：R2＝＝110Ω低温挡时的额定功率为：P低＝＝＝220W。答：（1）该蛋糕机正常工作时中温挡和高温挡的电流之比为1：2；（2）该蛋糕机正常工作处于中温挡时电路的总电阻为110Ω；（3）当开关S1闭合，S2接2时，蛋糕机处于高温挡；当开关S1闭合，S2接1时，蛋糕机处于中温挡；当开关S1断开，S2接3时，蛋糕机处于低温挡，低温挡时的额定功率为220W。10．（2021•深圳中考）某科技兴趣小组用一个88Ω的电阻R1、开关、导线等器材制作了一个电烤箱，先将电烤箱接入电压为220V的家庭电路，简化电路如甲所示，闭合开关，求（1）通过R1的电流；（2）R1消耗的电功率；（3）小组发现烤熟蛋糕耗费时间过长，为解决这个问题，小组找来一个相同规格的电阻R2进行改装。①你认为应按照图 　乙　（选填“乙”或“丙”）进行改装；②闭合开关S后，通电10min，求改装后电烤箱产生的热量。解：（1）通过电阻R1的电流为I＝＝＝2.5A（2）R1消耗的电功率为P＝UI＝220V×2.5A＝550W（3）①当按图乙方式连接电路时，电路的总功率为P并＝2P＝2×550W＝1100W当按图丙方式连接电路时，电路的总功率为P串＝＝＝＝275W烤熟相同的蛋糕所需的热量是相同的。根据W＝Pt可得：P并t并＝P串t串，则：＝＝＝即烤熟相同的蛋糕，采用图丙所示方式时所需的时间是采用图乙方式时所需时间的4倍。②通电时间为t＝10min＝600s则这段时间内电烤箱产生的热量为W＝P并t＝1100W×600s＝6.6×105J答：（1）通过R1的电流为2.5A。（2）R1消耗的电功率为550W。（3）①乙；②通电10min，改装后电烤箱产生的热量为6.6×105J。11．（2021•重庆中考）如图甲所示，是小乔同学从废弃的电热器上拆下的加热部件，该部件由阻值不变的两根电阻丝R1、R2构成，小乔设计了图乙的电路对该部件进行检测，其中R0＝22Ω，M、N为接线柱。（1）用导线把M和N连接，只闭合开关S1，电流表示数为1A，求电源电压；（2）把M接A，N接B，只闭合开关S1，电流表示数为0.5A，求R1的阻值；（3）用导线把B和C连接，然后将M接A，N接B，闭合开关S1和S2，电流表示数为1.5A；检测结束后，小乔利用该部件重新组装一个加热器，求新加热器接入220V电路中能达到的最大电功率。解：（1）用导线把M和N连接，只闭合开关S1，电路为R0的简单电路：由I＝得，电源电压：U＝U0＝I1R0＝1A×22Ω＝22V，（2）把M接A，N接B，只闭合开关S1，R1和R0串联：由R＝可知，电路的总电阻：R总＝＝＝44Ω，根据串联电路的电阻特点可知，R1的阻值：R1＝R总﹣R0＝44Ω﹣22Ω＝22Ω；（3）用导线把B和C连接，然后将M接A，N接B，闭合开关S1和S2，R1与R2并联，R0被短接，电流表测干路的电流：R1与R2并联的电阻：R并＝＝＝Ω，当用该部件组装加热器接入家庭电路，根据P＝可知，部件的接入电阻最小时，加热器的功率最大；所以R1与R2并联接入时，加热器最大加热功率：P＝＝＝3300W。答：（1）电源电压为22V；（2）R1的阻值是22Ω；（3）加热器的最大加热功率是3300W。12．（2021•山西中考）小伟家的电热饮水机通过旋钮开关可以实现加热和保温两个挡位的切换。小伟查阅资料得到饮水机的部分信息如表。饮水机正常加热7min，可将质量为1kg的水从20℃加热到沸腾（标准大气压），然后转入保温状态。请你结合小伟的调查研究，解决下列问题：（1）在图中虚线框内画出导线、电阻R1和电阻R2三个元件的符号，将饮水机的电路图连接完整。（旋钮开关位于a、a点，表示a与a接通）（2）加热过程中，饮水机的加热效率。[水的比热容4.2×103J/（kg•℃）]额定电压U/V220加热功率P1/W1000保温功率P2/W100电阻R1/Ω435.6电阻R2/Ω48.4解：（1）饮水机只有加热和保温两个挡位，由信息表可知：饮水机加热时接入电路的电阻：R加热＝＝＝48.4Ω＝R2，饮水机保温时接入电路的电阻：R保温＝＝＝484Ω＝R1+R2，观察图可知：左边的虚线框始终连入电路，所以应为电阻R2，另一个挡位应该是与右边的其中一个虚线框里的电阻R1与左边电阻R2串联后为保温挡位，如图所示，左图：aa为断开；bb为加热；cc为保温。右图：aa为断开；bb为保温；cc为加热。（2）水吸收的热量：Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J；由P＝可得，消耗电能：W＝P加热t＝1000W×7×60s＝4.2×105J，饮水机的加热效率：η＝×100%＝×100%＝80%。答：（1）如图所示，左图：aa为断开；bb为加热；cc为保温。右图：aa为断开；bb为保温；cc为加热。；（2）加热过程中，饮水机的加热效率是80%。