2022年中考物理计算专题-电学计算（二）挡位问题

2022年中考物理计算专题-电学计算（二）挡位问题

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一．课堂训练

1．王瑞同学学习了电功率知识后，回家观察家用电器的功率，完成实践性作业。该同学发现家里的电炖锅能通过手机软件远程设定预约加热模式，自动实现预热、加热和保温功能。已知保温功率大于预热功率，查看说明书发现保温功率为250W，低挡预热功率和高挡加热功率信息因污渍看不清楚。该同学利用所学知识测高挡加热功率，断开家中其它所有用电器，只接电炖锅在电路中煲汤，记下在高挡加热过程中标有2400revs/（kW•h）字样的电能表的转盘在5min内转了250圈。图乙所示是本次使用电炖锅煲汤工作3.5h的P﹣t图象。图甲为智能电炖锅电路原理图，R1、R2为发热电阻，不考虑温度对电阻的影响。求：

（1）电炖锅的高挡加热功率。

（2）R1、R2的阻值。

（3）本次使用电炖锅工作3.5h煲汤消耗的电能。

2．如图甲是小华家购置的一台饮水机，其工作电路如图乙所示。S是温控开关，R1是阻值不变的加热电热丝，R2是定值电阻。某一天，小华在家中将该饮水机单独接入家庭电路中，并使其处于加热状态，观察到电能表转盘1min内转过50圈，如图丙所示。已知饮水机正常加热时功率为1210W，电热丝R1正常加热时的功率是保温状态时的16倍。求：

（1）饮水机正常加热时电路中的电流；

（2）小华所测饮水机的实际功率；

（3）饮水机中电阻R2的阻值。

3．图甲中的小灯泡标有“2.7V 0.3A”字样，定值电阻R1＝10Ω．R2由三段材料不同、横截面积相同的均匀直导体EF、FG、GH连接而成，总长度为35cm，其中一段是铜导体，其电阻可忽略不计，另两段导体的阻值与自身长度成正比，P是与R2接触良好并能移动的滑动触头。若只闭合S、S1时，电流表示数I与P向左移动距离x之间的关系如图乙所示。（忽略温度对电阻影响）

（1）电源电压多大？若只闭合S、S1，当x＝15cm时，电路消耗的总功率多大？

（2）导体EF、FG、GH各段的电阻分别是多大？

（3）若只闭合S与S2，为确保灯丝不被烧坏，滑片P向左移动距离x的变化范围？

4．为参加宝石节的展示活动，小婷同学自制了一个宝石娃娃。她想用亮度可调节的红、绿灯做它的眼睛。她选用规格为“6V 3W”的红灯和“6V 6W”的绿灯及“18Ω 1.5A”的滑动变阻器等元件，设计了如图所示的电路。已知电源电压恒为6V，两灯电阻随温度的变化忽略不计。求：

（1）绿灯电阻阻值；

（2）S、S2闭合、S1断开，电流表示数为0.25A时，滑动变阻器连入电路的电阻阻值；

（3）该电路中最大电功率和最小电功率。

二、课后练习

5．某手工兴趣小组的同学们，在老师的带领下自制了一台电烤箱，设计的简化电路图如图所示，R1、R2均为电热丝，当开关S2通断时，电烤箱的挡位不同。其中部分参数如表所示。

（1）电烤箱在高温挡正常工作100s产生的热量是多少？

（2）电烤箱在低温挡正常工作时，R2的功率是多少？

（3）在用电高峰：同学们关闭其它用电器，只让电烤箱处于高温挡工作400s，参数为3000r/kW•h的电能表转盘转了297转，则此时的实际电压为多少？

6．小超家多年前购入了一款家用电暖器，如图甲，该电暖器有“高温”、“中温”、“低温”三个挡位，其铭牌上的电路如图乙所示，电路图中扇形阴影部分表示一块金属片开关，电路中的1、2、3、4、5是触点，金属片通过旋转可以和相邻两触点良好接触。铭牌上的挡位信息如表格所示，因长年使用，表格上有处数据己模糊不清，已知电暖器R1、R2、R3为加热电阻，且R1＝2R3。求：

（1）R2的阻值是多少？

（2）该电暖器在高温挡工作时的功率是多少？

（3）小超想了解凌晨4点时家里电路的实际电压，于是将家里其他用电器都关闭，他利用频闪记录仪记录到该电暖器在高温挡工作时，家里标有“2000imp/kW•h”的电能表频闪灯在10min闪烁了1331次，则他家此时的实际电压是多少？

7．在抗击新冠肺炎疫情期间，中医为诊疗发挥了积极作用，成为世界瞩目的“中国战法”重要组成部分。如图甲所示某家用电中药壶，右表是其铭牌，猛火挡额定功率字迹已被磨损；工作电路简化为图乙所示，其中S′为挡位开关，R1、R2为定值电阻，A、B为阻值可忽略不计的指示灯。当电中药壶处于猛火挡时，红灯亮；处于文火挡时，绿灯亮。R2＝217.8Ω。

（1）判断A灯是红灯还是绿灯；

（2）求电中药壶文火挡正常工作10min电流做的功；

（3）猛火档的额定功率；

（4）当把家中的其他用电器都与电源断开，在标准大气压下用猛火挡将1kg的10℃药液加热至沸腾（药液的沸点与水相同），标有“1200r/kW•h”字样的电能表转过150转。求此电中药壶的加热效率。[药液的比热容为4.0×103J/（kg•℃）]

8．某型号的电饭锅有两挡，分别是高温烧煮和保温焖饭挡。其原理如图所示（虚线框内为电饭锅的发热部位）。已知R1＝44Ω，R2＝2156Ω。

（1）开关S置于 　   　档（选填“1”或“2”）时是保温焖饭挡；

（2）高温烧煮时的功率是多少？

（3）某次做饭高温烧煮用时10分钟，保温焖饭用时5分钟，此次做饭消耗的电能是多少？

2022年中考物理计算专题-电学计算（二）挡位问题

参考答案与试题解析

一．计算题（共8小题）

1．【解答】解：（1）2400revs/（kW•h）表示电路每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转2400圈。

在5min内电能表转盘转了250圈，则电炖锅在高挡加热状态下工作5min内消耗的电能为：W＝＝kW•h，

电炖锅的高挡加热功率为：P3＝＝＝1.25kW＝1250W；

（2）由图甲可知，当开关S1断开，S2接a时，两电阻串联；当开关S1闭合，S2接b时，两电阻并联；当开关S1闭合，S2接a时，电路为R1的简单电路。

根据串、并联电路的电阻特点可知，两电阻串联时，总电阻最大；两电阻并联时，总电阻最小；

根据P＝可知，在电源电压不变时，开关S1断开，S2接a时，电炖锅消耗的功率最小，处于低挡预热状态；开关S1闭合，S2接b时，电炖锅消耗的功率最大，处于高挡加热状态；开关S1闭合，S2接a时，电炖锅消耗的功率居中，处于中挡保温状态。

R1的阻值为：R1＝＝＝193.6Ω，

电炖锅处于高挡加热状态时，R2消耗的功率为：PR2＝P3﹣P2＝1250W﹣250W＝1000W，

R2的阻值为：R2＝＝＝48.4Ω；

（3）电炖锅的低挡预热功率为：P1＝＝＝＝200W，

由图乙可知，电炖锅工作3.5h煲汤低挡预热、中挡保温和高挡加热的时间分别为：t1＝2.5h，t2＝3.5h﹣3h＝0.5h，t2＝3h﹣2.5h＝0.5h，

电炖锅工作3.5h煲汤消耗的电能为：W总＝W1+W2+W3＝P1t1+P2t2+P3t3＝200×10﹣3kW×2.5h+250×10﹣3kW×0.5h+1250×10﹣3kW×0.5h＝1.25kW•h。

答：（1）电炖锅的高挡加热功率为1250W；

（2）R1、R2的阻值分别为193.6Ω和48.4Ω。

（3）本次使用电炖锅工作3.5h煲汤消耗的电能为1.25kW•h。

2．【解答】解：（1）由P＝UI可知，饮水机正常加热时电路中的电流：I＝＝＝5.5A；

（2）3000r/kW•h表示电路中用电器煤消耗1kW•h电能，电能表的转盘转过3000r；

则电能表转盘转过50r，饮水机消耗的电能：W＝＝；

小华所测饮水机的实际功率：P＝＝＝1kW＝1000W；

（3）根据P＝可知，电路中电阻越小，总功率越大，则由图可知：当开关S闭合时，只有R1连入电路时，电路中电阻最小，则总功率最大，为加热挡；

R1的阻值：R1＝＝＝40Ω；

当开关S断开时，R1、R2串联接入电路，电路中电阻最大，则总功率最小，为保温挡；

根据题意可知，此时R1的实际功率P1＝＝×1210W＝75.625W；

由P＝可知，此时R1两端的实际电压U1＝＝＝55V；

根据串联电路的电流规律可知，通过R1、R2的电流：I2＝I1＝＝＝1.375A；

根据串联电路的电压特点可知，R2两端的电压：U2＝U﹣U1＝220V﹣55V＝165V；

根据欧姆定律可知，R2的阻值：R2＝＝＝120Ω。

答：（1）饮水机正常加热时电路中的电流为5.5A；

（2）小华所测饮水机的实际功率1000W；

（3）饮水机中电阻R2的阻值为120V。

3．【解答】解：（1）若只闭合S、S1时，R1与R2串联，由图甲可知当滑片在E处时，只有R1连入电路，由图乙可知电路中的电流最大为I最大＝0.6A，

根据I＝可得：电源电压U＝I最大R1＝0.6×10Ω＝6V；

如图乙所示：当x＝15cm时，I＝0.4A，

电路消耗的电功率：P＝UI＝6V×0.4A＝2.4W；

（2）若只闭合S、S2时，由图像可知当滑片在H点时的电流为0.2A；

R1两端的电压为：U1＝IHR1＝0.2A×10Ω＝2V，

滑片在H点时的电阻为：RH＝＝＝20Ω；

滑片P从H端移到E端时出现拐点，由图像可知：

GH＝15cm，FG＝25cm﹣15cm＝10cm，EF＝35cm﹣25cm＝10cm，

中间一段电流无变化，故FG是铜导线，RFG＝0Ω，

由图像可知，当滑片P位于F点时，电路中电流I＝0.4A，则总电阻为 R总′＝＝＝15Ω，

则EF段电阻为 REF＝R总′﹣R1＝15Ω﹣10Ω＝5Ω，

GH导体的电阻RGH＝REH﹣REF＝20Ω﹣5Ω＝15Ω；

（3）若只闭合S与S2，灯泡与R2串联，当灯正常发光时灯两端电压为2.7V，

所以滑动变阻器U2＝U﹣UL＝6V﹣2.7V＝3.3V，

滑动变阻器的电阻为：R2＝＝＝11Ω；

而REF＝5Ω，RGH＝15Ω，所以GH段接入电路电阻为11Ω﹣5Ω＝6Ω，未接入电路部分电阻为9Ω，由GH＝15cm、RGH＝15Ω知，GH部分每1cm长电阻为1Ω，所以滑片移动的最大距离为：9Ω×＝9cm，故x≤9cm。

答：（1）电源电压为6V，若只闭合S、S1，当x＝15cm时，电路消耗的总功率为2.4W；

（2）导体EF、FG、GH各段的电阻分别是0Ω、5Ω、15Ω；

（3）若只闭合S与S2，为确保灯丝不被烧坏，滑片P向左移动距离x的变化范围是x≤9cm。

4．【解答】解：（1）根据P＝可知绿灯电阻阻值R2＝＝＝6Ω；

（2）S、S2闭合、S1断开，绿灯和滑动变阻器串联，电流表测量电路电流。

电流表示数为0.25A时，根据欧姆定律可知总电阻R串＝＝＝24Ω，

根据电阻串联的特点可知滑动变阻器连入电路的电阻阻值R1＝R串﹣R2＝24Ω﹣6Ω＝18Ω；

（3）根据P＝可知红灯电阻阻值R1＝＝＝12Ω＞R2；

当闭合S、S1，红灯和滑动变阻器串联，且滑动变阻器的滑片在最左端时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，此时电路的总电阻最大，电源电压不变，

根据根据P＝可知，电路的总功率最小，为P小＝＝＝1.2W；

当闭合S、S1、S2，且滑动变阻器的滑片在最右端时，滑动变阻器接入电路的阻值最小，此时两灯并联，电电路总电阻最小，源电压不变，根据根据P＝可知，电路的总功率最大，且此时两灯正常发光，故电路的最大功率为P大＝P1+P2＝3W+6W＝9W。

答：（1）绿灯电阻阻值为6Ω；

（2）S、S2闭合、S1断开，电流表示数为0.25A时，滑动变阻器连入电路的电阻阻值为18Ω；

（3）该电路中最大电功率和最小电功率分别为9W、1.2W。

5．【解答】解：（1）电烤箱是纯电阻用电器，消耗的电能全部转化为内能，

由P＝可知，电烤箱在高温挡正常工作100s产生的热量：Q＝W＝Pt＝1100W×100s＝1.1×105J；

（2）当开关S1、S2都闭合时，只有R1工作，当开关S1闭合，S2断开时，R1、R2串联，根据串联电路的电阻特点可知，串联电路的总电阻大于任一分电阻；

由P＝可知，电压相等时，当开关S1、S2都闭合时，只有R1工作，电阻最小，电功率最大，为高温挡；

由P＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝44Ω；

当开关S1闭合，S2断开时，R1、R2串联，电阻最大，电功率最小，为低温挡；

 低温挡的电功率：P低＝UI低＝220V×2A＝440W；

此时R1的实际功率：P1＝I低2R1＝（2A）2×44Ω＝176W；

电烤箱在低温挡正常工作时，R2的功率是：P2＝P低﹣P1＝440W﹣176W＝264W；

（3）3000r/kW•h表示电路中用电器每消耗1kW•h电能，电能表的转盘转过3000r，

则电能表转盘转了297转，电烤箱消耗的电能：W′＝＝0.099kW•h＝3.564×105J；

电烤箱的实际功率：P′＝＝＝891W；

由P＝可知，此时的实际电压：U实＝＝＝198V。

答：（1）电烤箱在高温挡正常工作100s产生的热量是1.1×105J；

（2）电烤箱在低温挡正常工作时，R2的功率是264W；

（3）此时的实际电压为198V。

6．【解答】解：根据图乙所示，金属片开关置于1、2时，电路断开，用电器没有工作；金属片开关置于2、3时，R1与R2串联；金属片开关置于3、4时，R1短路，电路为R2的简单电路；金属片开关置于4、5时，R1未接入，R2与R3并联；

因为并联电路的总电阻小于任一分电阻，串联电路中的总电阻大于任一分电阻，所以由P＝UI＝可知，金属片开关置于2、3时，R1与R2串联，为低温挡；金属片开关置于3、4时，电路为R2的简单电路，为中温挡；金属片开关置于4、5时，R2与R3并联，为高温挡。

（1）由P＝UI＝可知，R2的阻值为：

R2＝＝＝44Ω；

（2）由P＝UI＝可知，该电暖器在低温挡工作时的总电阻为：

R低＝＝＝88Ω；

由串联电路的电阻特点可知，R1的阻值为：

R1＝R低﹣R2＝88Ω﹣44Ω＝44Ω，

因为R1＝2R3，所以R3的阻值为：

R3＝R1＝×44Ω＝22Ω，

所以该电暖器在高温挡工作时的功率为：

P高＝+＝+＝3300W；

（3）由P＝UI＝可知，

高温挡的总电阻：

R高＝＝＝Ω，

“2000imp/（kW•h）”表示每消耗1kW•h的电能，电能表的指示灯闪烁2000次，

在10min内消耗的电能为：

W＝kW•h＝0.6655kW•h，

实际功率为：

P实＝＝＝3.993kW＝3993W，

由P＝UI＝可知，实际电压：

U实＝＝＝242V。

答：（1）R2的阻值是44Ω；

（2）该电暖器在高温挡工作时的功率是3300W；

（3）他家此时的实际电压是242V。

7．【解答】解：指示灯的阻值忽略，当开关S闭合，S′打至触点2时，电路为两电阻和指示灯B的串联的电路，此时电路中总电阻较大，根据P＝可知总功率较小，电中药壶处于文火挡；

当开关S闭合，S′打至触点1时，电路为R1和指示灯A的串联电路，此时电路中总电阻较小，根据P＝可知总功率较大，电中药壶处于猛火挡。

（1）当开关S闭合，S′打至触点1时，电路为R1和指示灯A的串联电路，电中药壶处于猛火挡，此时红灯亮，故A灯是红灯；

（2）电中药壶文火挡正常工作10min电流做的功W＝P文火t＝200W×10×60s＝1.2×105J；

（3）A、B为阻值可忽略不计的指示灯，电中药壶处于文火挡时，根据P＝可知R串＝＝＝242Ω，根据电阻串联的特点可知R1＝R串﹣R2＝242Ω﹣217.8Ω＝24.2Ω，

根据P＝可知猛火档的额定功率P猛火＝＝＝2000W；

（4）药液吸收的热量Q吸＝cmΔt＝4.0×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣10℃）＝3.6×105J；

消耗的电能W电＝kW•h＝0.125kW•h＝4.5×105J，

此电中药壶的加热效率η＝＝＝80%。

答：（1）A灯是红灯；

（2）电中药壶文火挡正常工作10min电流做的功为1.2×105J；

（3）猛火档的额定功率为2000W；

（4）此电中药壶的加热效率为80%。

8．【解答】解：（1）开关S置于2位置时，两电阻串联，总电阻较大，电源电压不变，根据P＝可知总功率较小，电饭锅处于保温焖饭挡；

（2）开关S置于1位置时，电路为R1的简单电路，总电阻较小，电源电压不变，根据P＝可知总功率较大，电饭锅处于高温烧煮挡；

根据P＝可知高温烧煮时的功率：

P高＝＝＝1100W；

（3）根据P＝电饭锅保温时的功率：

P保＝＝＝22W，

由P＝可得，此次做饭消耗的电能：

W＝P高t高+P保t保＝1100W×10×60s+22W×5×60s＝6.666×105J。

故答案为：（1）2；

（2）高温烧煮时的功率是1100W；

（3）某次做饭高温烧煮用时10分钟，保温焖饭用时5分钟，此次做饭消耗的电能是6.666×105J。

声明：试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2022/5/10 10:25:57；用户：何宗阳；邮箱：orFmNt4UeLbGJfqM-Odm5FOLP_wQ@weixin.jyeoo.com；学号：40565513