2022年通用物理中考微专题-电功率-17-7 多挡位问题（含答案）

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微专题17-7 多挡位问题
知识·解读
一、基本概述
1、用电器的多挡位问题是集电热、电功、电功率于一体的综合性问题，是电学问题的重点和难点。
2、主要类型包括用电器的多挡位问题、电热器的多挡位问题。
二、解答关键
弄清楚用电器的工作特点，不同挡位对应的功率、电流、电阻等物理量。例如：豆浆机工作时主要包括加热和打浆两个过程、全自动洗衣机工作时主要包括洗衣和脱水两个过程、电吹风工作时主要明确是吹冷风还是吹热风等。
解答电热器类问题需要把握好两个关键点。
关键点一：正确判断出电热器的挡位
一般来说，电热器通常有“高温挡”“中温挡”和“低温挡”，根据电功率的公式P＝可知，当电压一定时，电阻越大，电功率越小，电阻越小，电功率越大，所以高温挡总电阻最小，低温挡总电阻最大。
关键点二：明确不同挡位的电热器结构
1、短路式：如图甲所示，两个电阻串联，用开关S1与其中的一个电阻并联，当两个开关都闭合时，电阻R2短路，只有一个电阻工作，此时为高温挡；当开关S闭合、S1断开时，两个电阻串联，总电阻最大，为低温挡。
2、单刀双掷式：如图乙所示，将主要工作电阻R1放在干路上，一条支路只用导线，另一条支路连接附加电阻。当开关S掷向附加电阻支路时，两电阻串联，为低温挡；当开关S掷向纯导线支路时，只有主要电阻R1工作，为高温挡。
3、并联式：如图丙所示，两个电阻并联，用开关S1控制两个电阻，开关S2控制其中的电阻R2，当开关S1、S2同时闭合时，两个电阻都工作，此时总电阻小，为高温挡；当开关S1闭合、S2断开时，只有电阻R1工作，此时总电阻大，为低温挡。
典例·解读
类型一、电热器的多挡位问题
例1、某保温电热水壶电路如图所示，S是温控开关，电热水壶上标有“220 V、1000 W”字样，保温时R1的电功率为12.1 W，问：（不考虑温度对电阻阻值的影响）
（1）当开关S接a时电热水壶处于保温状态还是加热状态？为什么？
（2）加热状态时，电热水壶正常工作的电流是多少？
（3）R1和R2的阻值各是多少？
【答案】（1）加热状态；（2）4.55 A；（3）48.4 Ω；391.6 Ω.
【解析】(1)加热状态　理由：由电路图可知，开关S接a时，电路为R1的简单电路；当开关S接b时，电阻R1与R2串联。由P＝可知，当开关S接a时，电功率较大，电热水壶处于加热状态；当开关S接b时，电功率较小，电热水壶处于保温状态。
(2)由P＝UI可得，电热水壶正常工作时的电流：I＝＝≈4.55 A。
(3)电热水壶处于加热状态时，电路为R1的简单电路，由P＝变形可得R1的阻值：
R1＝＝＝48.4 Ω；电热水壶处于保温状态时，R1与R2串联，由P＝I2R可知，
电路中的电流：I′＝＝＝0.5 A，电路中的总电阻：R＝＝＝440 Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R2的阻值：R2＝R－R1＝440 Ω－48.4 Ω＝391.6 Ω。

例2、图为电热水器的简化电路，它有加热和保温功能．R1和R2是两根电热丝，S为温控开关，1、2为开关的两个触点，当水温低于某个下限温度或高于某个上限温度时，S在两个触点间自动切换，使水温维持在设定的范围．已知热水器的加热功率为400 W，保温功率为100 W(忽略温度对电阻的影响)，则电路中R2＝________Ω.在使用过程中，若热水器连续工作10 min消耗电能1.2×105 J，此过程中热水器的保温工作时间是________s.
【答案】363； 400.
【解析】由电路图可知，开关与触点1连通时，电路为R1的简单电路，电热水器处于加热状态，由P＝可得，R1＝＝＝121 Ω；开关与触点2连通时，R1与R2串联，电热水器处于保温状态，电路的总电阻R ＝＝＝484 Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以R2＝R－R1＝484 Ω－121 Ω＝363 Ω；热水器10 min消耗电能为1.2×105 J，则电热器的电功率P ＝＝＝200 W，由于电热水器先加热后保温，设加热时间为t1，则保温时间为600 s－t1，则有W ＝P加热t1＋P保温(600 s－t1)，即1.2×105 J＝400 W×t1＋100 W×(600 s－t1)，解得加热时间t1＝200 s，保温时间t保温＝600 s－200 s＝400 s.

类型二、用电器的多挡位问题
例3、如图甲所示是某品牌电吹风机，图乙是其内部的电路简图，表格中列出了有关参数。求：

型号
SHZ2010－624
热风温度
50～75 ℃
额定功率
热风时：1000 W
冷风时：120 W
额定电压
220 V
质量
0.5 kg
（1）画出吹热风和冷风时的等效电路图。
（2）计算吹热风时，通过电热丝的电流。
（3）某人用此电吹风机吹冷风10 min，吹热风5 min，共消耗多少电能。
【答案】（1）见解析；（2）4 A；（3）3.72×105 J.
【解析】（1）电吹风吹热风时，电动机和电热丝并联，等效电路图如图甲所示；电吹风吹冷风时，只有电动机工作，等效电路图如图乙所示。

(2)吹热风时，电热丝的功率：PR＝P热－P冷＝1000 W－120 W＝880 W，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由P＝UI可得，通过电热丝的电流：IR＝＝＝4 A。
(3)由P＝变形可得消耗的电能：W＝P冷t冷＋P热t热＝120 W×10×60 s＋1000 W×5×60 s＝3.72×105 J。

例4、如图甲是文文同学家新买的一台冷暖空调扇，其内部简化电路如图乙所示，R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为110 Ω， 是电动机．开关S1闭合后，当S2接1、2时吹冷风；当S2接2、3时吹温风；当S2接3、4时吹热风，此时空调扇的总功率为1 100 W．已知：电源电压为220 V, c冰＝2.1×103 J/(kg·℃)．求：
(1)吹冷风时，在空调扇内加入冰袋会使吹出的风温度变低．若冰袋内冰的质量为1 kg，温度从－16 ℃升高到－6 ℃时，冰从周围吸收的热量是多少？
(2)吹冷风时，电动机正常工作1 h消耗的电能为0.11 kW·h，此时通过电动机的电流是多少？
(3)吹热风时，R2的电阻是多少？
【答案】（1）2.1×104 J；（2）0.5 A；（3）88 Ω.
【解析】(1)由题意得温度变化量Δt＝－6 ℃－(－16 ℃)＝10 ℃
冰吸收的热量Q吸＝c冰mΔt＝2.1×103 J/(kg·℃)×1 kg×10 ℃＝2.1×104 J
(2)开关S闭合后，当S2接1、2时吹冷风，此时只有电动机工作，电动机的功率：

P冷＝＝＝0.11 kW＝110 W
通过电动机的电流I＝＝＝0.5 A
(3)吹热风时，R1的功率P1＝＝＝440 W
电阻R2的功率P2＝P总－P冷－P1＝1 100 W－110 W－440 W＝550 W
由P＝得，R2的阻值R2＝＝＝88 Ω.

培优·训练
一、选择题
1、如图所示，电阻R1>R2，电源电压均为U，在相同时间内，图甲电路中电阻产生的总热量为Q甲，图乙电路中电阻产生的总热量为Q乙，图丙电路中电阻产生的总热量为Q丙，图丁电路中电阻产生的总热量为Q丁，则（　 ）
A、Q甲＞Q乙＞Q丙＞Q丁 B、Q丁＞Q丙＞Q乙＞Q甲
C、Q丁＞Q乙＞Q甲＞Q丙 D、Q甲＞Q丙＞Q乙＞Q丁
2、如图所示是加热器的电路图．设电源电压保持不变，R1、R2均为发热电阻丝，通过开关S1和S2的通断组合，可得到不同加热挡位．该加热器最大电功率是12 W，只闭合开关S1时，加热器的电功率是8 W．则下列判断正确的是(　　)
A、该加热器只有两个加热挡位
B、加热器两个发热电阻丝的阻值之比R1∶R2＝1∶3
C、加热器功率最大时，R1与R2的电流之比为2∶1
D、该加热器功率最小电功率是8 W
额定电压
220 V
额定功率
高温挡
中温挡
低温挡
880 W
440 W
220 W
3、某电器厂设计了一种具有高、中、低温三挡的家用电火锅，该火锅产品铭牌和电路图如图所示，则下列说法正确的是(　　)



A、当开关S1断开，S2接a时，电火锅使用的是高温挡
B、当电火锅使用中温挡正常工作时，电路中电流为1 A
C、当电火锅使用中温挡正常工作时，接入电路的电热丝的阻值为11 Ω
D、用电火锅高温挡在额定电压下烧水7分钟，电流做功为369 600 J
4、在综合实践活动中，小明设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示．R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”“高挡”之间的转换．饮水机工作时功率随时间的关系图像如图乙所示．下列说法正确的是(　　)
A、30 min内电路消耗的总电能是6.6×104 J
B、饮水机工作时，通过电阻R1的电流为0.5 A
C、高温挡的功率为220 W
D、电阻R2的阻值为110 Ω
二、填空题
1、如图所示，电源电压保持不变，R1、R2、R3均为定值电阻，R1：R2＝2：3，S为单刀双掷开关。当S接到1时，电流表的示数为0.4A，R1消耗的功率为P1，此时R3消耗的功率为1.6W；当S接到2时，R2消耗的功率为P2，已知P1：P2＝32：27．则电源电压为________V，R1为________Ω，R3为________Ω．
2、电源电压均为U不变时，在相同的时间内，两电阻串联时总电阻最________，产生的总热量最________，发热功率最________；两电阻并联时总电阻最________，产生的总热量最________，发热功率最________。如果电热器处于两电阻串联的状态，则电热器一般处于________（选填“高”“中”或“低”）挡位；如果电热器处于两电阻并联的状态，则电热器一般处于________（选填“高”“中”或“低”）挡位。
3、如图所示是电热水壶的工作电路图，闭合开关S1，当电热水壶处于加热状态时，开关S2处于________状态。若电热水壶加热状态时的功率为1210 W，则电阻R1＝________Ω。如果保温状态下电热水壶的总功率是加热状态时的10%，则R2的功率为________W。
4、某电饭锅内部电加热器原理电路如图所示，它有烧煮和保温两挡．开关S断开时，电饭锅处于______挡；已知R1＝605 Ω，电饭锅烧煮时的功率是保温时的11倍，则R2＝______Ω.
5、如图甲是一款多挡位电炒锅，图乙是其内部简化工作电路图，R1、R2、R3是加热电阻，其中R3的电阻值为60.5 Ω.接通电源，只闭合开关S1时电炒锅的功率为600 W，再闭合S2电炒锅的功率为1 000 W，则电炒锅的最大电功率为________W，加热电阻R2的阻值为________Ω.
6、如图甲是一种家用电暖器，图乙是其简化的电路图，已知R1