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苏科版初中九年级物理专项素养综合练(十九)多挡位电热器的相关计算课件
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这是一份苏科版初中九年级物理专项素养综合练(十九)多挡位电热器的相关计算课件，共26页。
1.(跨学科·物理学与日常生活)(2024江苏南京钟英中学期末)如图所示,小林设计了一个加热装置电路。已知电源电压为220 V,电阻丝R1=110 Ω(电阻丝阻值不改变)。当开关S1断开、S2接b时,整个电路的发热功率为550 W。下列有关说法中错误的是( )
A.电阻丝R2的阻值为88 ΩB.利用该加热装置能够实现高温、中温和低温三挡加热C.当开关S1断开、S2接a时,加热装置处于低温挡D.当电路接高温挡时,整个电路的发热功率为550 W
解析 由电路图可知,当开关S1断开、S2接b时电路为R2的简 单电路,加热装置处于中温挡;当开关S1闭合、S2接b时R1与R2 并联,电路的总电阻最小,加热装置处于高温挡;当开关S1断 开、S2接a时R1与R2串联,电路的总电阻最大,加热装置处于低 温挡,所以该加热装置能实现高温、中温、低温三挡加热,故 B、C正确;当开关S1断开、S2接b时,电路的发热功率为550 W,则R2= = =88 Ω,故A正确;当开关S1闭合、S2接b时,R1与R2并联,加热装置处于高温挡,因并联电路中各支路独
立工作、互不影响,且各支路两端的电压相等,所以,发热功 率:P高=P1+P2=P1+P中= +P中= +550 W=990 W,故D错误。
2.(2024江苏江阴期末)某型号家用电饭锅有高温蒸煮和保温焖饭两个挡位,其原理如图所示,R1和R2为加热电阻,且R1∶R2=9∶1,下列说法正确的是 ( )
A.当S接1时,R1和R2并联接入B.当S接2时,电饭锅处于高温蒸煮挡C.电饭锅高温蒸煮挡和保温焖饭挡的电功率之比为 10∶1D.若将电路中R1、R2位置对调,高温蒸煮挡功率增大
解析 由图可知,当S接1时,加热电阻R1被短路,电路为R2的简 单电路,故A错误;设电源电压为U,由P=UI= 可得,当S接1时,电路消耗的功率:P1= ,当S接2时,R1和R2串联,此时电路消耗的电功率:P2= ,比较可知P1>P2,所以S接1时,电饭锅处于高温蒸煮挡,当S接2时,电饭锅处于保温焖饭挡,故B错
误;电饭锅高温挡和保温挡的电功率之比为 = ,因为R1∶R2=9∶1,即R1=9R2,所以 = = ,故C正确;若将电路中R1、R2位置对调,开关接1时R2被短路,电路为R1的简单电 路,此时为高温蒸煮挡,则对调后高温蒸煮挡消耗的功率:P1'= ,且对调前高温蒸煮挡消耗的功率:P1= ,由题知R1>R2,所以P1'
3.(跨学科·物理学与日常生活)(2024江苏南京南师附中树人学校期末)斌斌家有个烤火器,其内部简化电路如图甲所示,烤火器有高温、中温、低温三个挡位,中温挡额定功率为242 W,低温挡额定功率为100 W,电阻R3=80 Ω,他家电能表如乙图所示。以下分析正确的是( )
解析 由图知,当开关置于“2、3”时,电阻R1、R2串联,电路 中总电阻最大,电源电压一定,由P= 可知此时烤火器处于低温挡;当开关置于“3、4”时,R1被短路,只有电阻R2接入电 路,此时烤火器处于中温挡;当开关置于“4、5”时,电阻R2、 R3并联,电路中总电阻最小,此时烤火器处于高温挡;中温挡功 率P中=242 W,R2= = =200 Ω;低温挡功率P低=100 W,R1、R2串联的总阻值:R串= = =484 Ω,则R1=R串-R2=48
4 Ω-200 Ω=284 Ω,故A错误;接通3、4触点时,烤火器处于中 温挡,正常工作5 s消耗的电能:W中=P中t=242 W×5 s=1 210 J,故 B错误;接通4、5触点时,烤火器处于高温挡,电阻R2、R3并联, R2、R3的电功率:P2=P中=242 W,P3= = =605 W,高温挡功率:P高=P2+P3=242 W+605 W=847 W,故C错误;接通3、4 触点时,烤火器处于中温挡,电路中只有电阻R2,烤火器工作36 s实际消耗的电能:W= t'= ×36 s=7 200 J=
0.002 kW·h,电能表的转盘转数n=2 500 r/(kW·h)×0.002 kW·h=5 r,故D正确。
4.(跨学科·物理学与日常生活)(2024江苏苏州高新区实验初中月考)图甲为一款电煎药壶,工作电路简化为图乙,它在工作时,有高温、中温和低温三个挡位,已知电热丝R1规格为“220 V 400 W”,R2规格为“220 V 200 W”。当S接1,同时S0断开时,电路处于 挡;电煎药壶在高温挡正常工作时,放出热量的70%被药液吸收,则正常工作1 min能使 kg药液的温度升高6 ℃。[假设药液的比热容为4.2×103 J/(kg· ℃)]
解析 由图乙可知,当S接1,S0断开时,R1、R2串联,根据串联电 路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最大,由P= 可知,电路中的总功率最小,电煎药壶处于低温挡;当S接2,S0闭合 时,R1、R2并联,电路中的总电阻最小,总功率最大,电煎药壶 处于高温挡;当S接2,S0断开时,只有R2工作,电煎药壶处于中 温挡;由于电路的总功率等于各用电器的电功率之和,所以电 煎药壶的高温挡功率P高=P1+P2=400 W+200 W=600 W,由P= 可知,电煎药壶在高温挡正常工作1 min放出的热量Q=W=
P高t=600 W×1×60 s=36 000 J,根据题意可知,药液吸收的热量 Q吸=70%Q=70%×36 000 J=25 200 J,由Q吸=cmΔt可知,药液的 质量m= = =1 kg。
5.(跨学科·物理学与工程实践)(2024江苏常州实验初中期末)一款多挡位电热水器,其内部简化电路如图所示,调节开关S1、S2时,电热水器有低温挡、中温挡和高温挡三个挡位,已知电热水器的额定电压为220 V,低温挡的额定功率为880 W,中温挡的额定功率为1 320 W,R1、R2为电热丝且R1
解析 (1)由P=UI可知,电热水器在低温挡正常工作时的电 流:I低= = =4 A;(2)当S1、S2都闭合时,R1、R2并联,电路的总电阻最小,根据P= 可知,电路的总功率最大,电热水器处于高温挡;由于R1
6.(跨学科·物理学与日常生活)(2024江苏南京金陵汇文学校期末)图甲所示的智能蛋糕机采用智能化技术,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。小明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。该蛋糕机的部分参数如表所示。
(1)求该蛋糕机中温挡正常工作时的电阻。(2)求蛋糕机处于高温挡时,正常工作10 min产生的热量。(3)求该蛋糕机低温挡的额定功率。
解析 (1)由P= 可得,中温挡时电路的总电阻为R中= = =110 Ω;(2)高温挡产生的热量W=P高t=880 W×10×60 s=5.28×105 J;(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,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=110 Ω;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=880 W-440 W=440 W,R2的阻值为R2= = =110 Ω,则蛋糕机处于低温挡时的额定功率为P低= = =220 W。
7.(2024江苏昆山期末)空气炸锅,因其烹制食物脂肪含量低,无油烟味,深受广大市民青睐。某品牌空气炸锅,其发热元件为两个电阻,R1=50 Ω,R2=200 Ω,额定电压为220 V,其内部简化电路如图所示,当开关S1闭合,开关S接b端时为高温挡;开关S1闭合,开关S断开时为中温挡。(1)中温挡正常工作时,求流过电阻R2的电流。(2)高温挡正常工作时,求电阻R1、R2消耗的总功率。(3)若用此空气炸锅加工薯条,原料薯条温度为20 ℃,炸熟至 少需要达到170 ℃,求一次炸熟200 g薯条需要吸收的热量。
[c薯条=3.63×103 J/(kg· ℃)](4)若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制,空气炸锅将电能转 化为热能的效率为75%,求完成以上烹制需要的时间。
解析 (1)中温挡正常工作时,开关S1闭合,开关S断开,只有R2 连入电路,则流过R2的电流:I2= = =1.1 A;(2)高温挡正常工作时,开关S1闭合,开关S接b端,R1、R2并联,电阻R1消耗的 功率为P1= = =968 W,电阻R2消耗的功率为P2= = =242 W;总功率P=P1+P2=968 W+242 W=1 210 W;(3)薯条质量m=200 g=0.2 kg,薯条吸收的热量:Q吸=c薯条m(t-t0)=3.6 3×103 J/(kg· ℃)×0.2 kg×(170 ℃-20 ℃)=1.089×105 J;(4)根据η
1.(跨学科·物理学与日常生活)(2024江苏南京钟英中学期末)如图所示,小林设计了一个加热装置电路。已知电源电压为220 V,电阻丝R1=110 Ω(电阻丝阻值不改变)。当开关S1断开、S2接b时,整个电路的发热功率为550 W。下列有关说法中错误的是( )
A.电阻丝R2的阻值为88 ΩB.利用该加热装置能够实现高温、中温和低温三挡加热C.当开关S1断开、S2接a时,加热装置处于低温挡D.当电路接高温挡时,整个电路的发热功率为550 W
解析 由电路图可知,当开关S1断开、S2接b时电路为R2的简 单电路,加热装置处于中温挡;当开关S1闭合、S2接b时R1与R2 并联,电路的总电阻最小,加热装置处于高温挡;当开关S1断 开、S2接a时R1与R2串联,电路的总电阻最大,加热装置处于低 温挡,所以该加热装置能实现高温、中温、低温三挡加热,故 B、C正确;当开关S1断开、S2接b时,电路的发热功率为550 W,则R2= = =88 Ω,故A正确;当开关S1闭合、S2接b时,R1与R2并联,加热装置处于高温挡,因并联电路中各支路独
立工作、互不影响,且各支路两端的电压相等,所以,发热功 率:P高=P1+P2=P1+P中= +P中= +550 W=990 W,故D错误。
2.(2024江苏江阴期末)某型号家用电饭锅有高温蒸煮和保温焖饭两个挡位,其原理如图所示,R1和R2为加热电阻,且R1∶R2=9∶1,下列说法正确的是 ( )
A.当S接1时,R1和R2并联接入B.当S接2时,电饭锅处于高温蒸煮挡C.电饭锅高温蒸煮挡和保温焖饭挡的电功率之比为 10∶1D.若将电路中R1、R2位置对调,高温蒸煮挡功率增大
解析 由图可知,当S接1时,加热电阻R1被短路,电路为R2的简 单电路,故A错误;设电源电压为U,由P=UI= 可得,当S接1时,电路消耗的功率:P1= ,当S接2时,R1和R2串联,此时电路消耗的电功率:P2= ,比较可知P1>P2,所以S接1时,电饭锅处于高温蒸煮挡,当S接2时,电饭锅处于保温焖饭挡,故B错
误;电饭锅高温挡和保温挡的电功率之比为 = ,因为R1∶R2=9∶1,即R1=9R2,所以 = = ,故C正确;若将电路中R1、R2位置对调,开关接1时R2被短路,电路为R1的简单电 路,此时为高温蒸煮挡,则对调后高温蒸煮挡消耗的功率:P1'= ,且对调前高温蒸煮挡消耗的功率:P1= ,由题知R1>R2,所以P1'
3.(跨学科·物理学与日常生活)(2024江苏南京南师附中树人学校期末)斌斌家有个烤火器,其内部简化电路如图甲所示,烤火器有高温、中温、低温三个挡位,中温挡额定功率为242 W,低温挡额定功率为100 W,电阻R3=80 Ω,他家电能表如乙图所示。以下分析正确的是( )
解析 由图知,当开关置于“2、3”时,电阻R1、R2串联,电路 中总电阻最大,电源电压一定,由P= 可知此时烤火器处于低温挡;当开关置于“3、4”时,R1被短路,只有电阻R2接入电 路,此时烤火器处于中温挡;当开关置于“4、5”时,电阻R2、 R3并联,电路中总电阻最小,此时烤火器处于高温挡;中温挡功 率P中=242 W,R2= = =200 Ω;低温挡功率P低=100 W,R1、R2串联的总阻值:R串= = =484 Ω,则R1=R串-R2=48
4 Ω-200 Ω=284 Ω,故A错误;接通3、4触点时,烤火器处于中 温挡,正常工作5 s消耗的电能:W中=P中t=242 W×5 s=1 210 J,故 B错误;接通4、5触点时,烤火器处于高温挡,电阻R2、R3并联, R2、R3的电功率:P2=P中=242 W,P3= = =605 W,高温挡功率:P高=P2+P3=242 W+605 W=847 W,故C错误;接通3、4 触点时,烤火器处于中温挡,电路中只有电阻R2,烤火器工作36 s实际消耗的电能:W= t'= ×36 s=7 200 J=
0.002 kW·h,电能表的转盘转数n=2 500 r/(kW·h)×0.002 kW·h=5 r,故D正确。
4.(跨学科·物理学与日常生活)(2024江苏苏州高新区实验初中月考)图甲为一款电煎药壶,工作电路简化为图乙,它在工作时,有高温、中温和低温三个挡位,已知电热丝R1规格为“220 V 400 W”,R2规格为“220 V 200 W”。当S接1,同时S0断开时,电路处于 挡;电煎药壶在高温挡正常工作时,放出热量的70%被药液吸收,则正常工作1 min能使 kg药液的温度升高6 ℃。[假设药液的比热容为4.2×103 J/(kg· ℃)]
解析 由图乙可知,当S接1,S0断开时,R1、R2串联,根据串联电 路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最大,由P= 可知,电路中的总功率最小,电煎药壶处于低温挡;当S接2,S0闭合 时,R1、R2并联,电路中的总电阻最小,总功率最大,电煎药壶 处于高温挡;当S接2,S0断开时,只有R2工作,电煎药壶处于中 温挡;由于电路的总功率等于各用电器的电功率之和,所以电 煎药壶的高温挡功率P高=P1+P2=400 W+200 W=600 W,由P= 可知,电煎药壶在高温挡正常工作1 min放出的热量Q=W=
P高t=600 W×1×60 s=36 000 J,根据题意可知,药液吸收的热量 Q吸=70%Q=70%×36 000 J=25 200 J,由Q吸=cmΔt可知,药液的 质量m= = =1 kg。
5.(跨学科·物理学与工程实践)(2024江苏常州实验初中期末)一款多挡位电热水器,其内部简化电路如图所示,调节开关S1、S2时,电热水器有低温挡、中温挡和高温挡三个挡位,已知电热水器的额定电压为220 V,低温挡的额定功率为880 W,中温挡的额定功率为1 320 W,R1、R2为电热丝且R1
解析 (1)由P=UI可知,电热水器在低温挡正常工作时的电 流:I低= = =4 A;(2)当S1、S2都闭合时,R1、R2并联,电路的总电阻最小,根据P= 可知,电路的总功率最大,电热水器处于高温挡;由于R1
6.(跨学科·物理学与日常生活)(2024江苏南京金陵汇文学校期末)图甲所示的智能蛋糕机采用智能化技术,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。小明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。该蛋糕机的部分参数如表所示。
(1)求该蛋糕机中温挡正常工作时的电阻。(2)求蛋糕机处于高温挡时,正常工作10 min产生的热量。(3)求该蛋糕机低温挡的额定功率。
解析 (1)由P= 可得,中温挡时电路的总电阻为R中= = =110 Ω;(2)高温挡产生的热量W=P高t=880 W×10×60 s=5.28×105 J;(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,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=110 Ω;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=880 W-440 W=440 W,R2的阻值为R2= = =110 Ω,则蛋糕机处于低温挡时的额定功率为P低= = =220 W。
7.(2024江苏昆山期末)空气炸锅,因其烹制食物脂肪含量低,无油烟味,深受广大市民青睐。某品牌空气炸锅,其发热元件为两个电阻,R1=50 Ω,R2=200 Ω,额定电压为220 V,其内部简化电路如图所示,当开关S1闭合,开关S接b端时为高温挡;开关S1闭合,开关S断开时为中温挡。(1)中温挡正常工作时,求流过电阻R2的电流。(2)高温挡正常工作时,求电阻R1、R2消耗的总功率。(3)若用此空气炸锅加工薯条,原料薯条温度为20 ℃,炸熟至 少需要达到170 ℃,求一次炸熟200 g薯条需要吸收的热量。
[c薯条=3.63×103 J/(kg· ℃)](4)若使用空气炸锅高温挡完成以上烹制,空气炸锅将电能转 化为热能的效率为75%,求完成以上烹制需要的时间。
解析 (1)中温挡正常工作时,开关S1闭合,开关S断开,只有R2 连入电路,则流过R2的电流:I2= = =1.1 A;(2)高温挡正常工作时,开关S1闭合,开关S接b端,R1、R2并联,电阻R1消耗的 功率为P1= = =968 W,电阻R2消耗的功率为P2= = =242 W;总功率P=P1+P2=968 W+242 W=1 210 W;(3)薯条质量m=200 g=0.2 kg,薯条吸收的热量:Q吸=c薯条m(t-t0)=3.6 3×103 J/(kg· ℃)×0.2 kg×(170 ℃-20 ℃)=1.089×105 J;(4)根据η
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