压轴培优专题15 电学中的档位问题 -中考物理【高分突破专项】压轴题培优专题精练

压轴培优专题15 电学中的档位问题2024年中考物理【高分·突破】压轴题培优专题精练一、单选题1．如图所示是某加热器的电路图，电源电压为 220V，R1、R2 均为发热电阻丝。通过开关S1 和 S2 的通断组合，可得到不同加热档位。其中加热档功率为4840W，保温档功率为 400W。下列说法正确的是（ ）A．开关 S1、S2 都闭合时，加热器处于保温档B．发热电阻丝的阻值大小关系为 R1 R2，当开关S3断开、S1闭合，S2接a时, 只有R2工作；当开关S1、S3闭合，S2接a时， R1、R2并联，电路中的总电阻最小，则电路中的总功率最大。当开关S1、S3闭合，S2接b时，只有 R1工作，此时电热水器的额定功率为150W；R1的阻值当S1断开，S3闭合，S2接b时，R1与R2串联，总电阻最大，总功率最小，此时电热水器的额定功率为100W；电路的总电阻根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值（3）当开关S1、S3闭合，S2接a时， R1、R2并联，电路中的总电阻最小，则电路中的总功率最大。R2的功率电热水器的最大功率该电热水器以最大功率正常工作10min 消耗的电能答：（1）见解析；（2）R2的电阻为300Ω；（3）该电热水器以最大功率正常工作10min消耗的电能为2.7×105J。 17．物理实验活动中，兴趣小组同学们设计制作了一个电加热器，其电路原理如图所示，电加热器有加热，保温两档，R1，R2均为电热丝，当开关S闭合，S1断开时，电加热器处于保温档，此时正常工作电流是2A，当开关S、S1都闭合时，电加热器处于加热档，此时正常工作电流为10A，该电加热器在加热档位正常工作10min，可以使6kg初温为20℃的水升高到50℃，水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），回答下面问题：（1）电热丝R2的阻值多大？（2）加热档正常工作10min电流做多少功？（3）上述过程中水吸收的热量是多少？（4）电加热器加热档的效率多大？  【答案】（1）110Ω；（2）1320000J；（3）756000J；（4）57.3%【详解】解：（1）当开关S闭合，S1断开时，电路为只有R2的串联电路，电加热器处于保温档，此时正常工作电流是2A，则电热丝R2的阻值（2）电加热器处于加热档，正常工作电流为10A，则加热档正常工作10min电流做功W=UIt=220V×10A×600s=1320000J（3）6kg初温为20℃的水升高到50℃，则水吸收的热量Q吸=cm(t2－t1)=4.2×103J/(kg·℃)×6kg×(50℃－20℃)=756000J（4）电加热器加热档的效率答：（1）电热丝R2的阻值为110Ω；（2）加热档正常工作10min电流做功1320000J；（3）上述过程中水吸收的热量是756000J；（4）电加热器加热档的效率57.3%。18．如图甲是一个电饼铛，可实现烙、煎、烤等多种功能，功率多档位可调。一种档位调节电路如图乙所示，两根发热电阻丝并联，其中R0 = 40Ω，R1 = 121Ω。另一种档位调节电路如图丙所示，滑动变阻器R的最大阻值为444Ω。技术追求无止境，现在工程师们用半导体材料制成“可控硅”元件，使加热电阻上的电压可调到任意值，从而实现功率调节，如图丁所示。求：（1）乙电路的最大功率？（2）丙电路的总功率可调范围？（3）在丁图中，当R0的实际功率为1000W时，加在R0两端的电压为多大？对乙电路和丙电路的设计，请分别指出一个缺点。【答案】（1）1610W；（2）100W-1210W；（3）200V，分析见解析【详解】解：（1）电源电压不变，当电路中电阻并联时，电阻最小时，电功率最大，电阻并联时，总电阻为根据功率公式得功率为（2）由题意可知滑动变阻器的变化范围为0-444Ω，故电路中的总电阻的变化范围为40Ω-484Ω，故电功率最大值为电功率最小值为故电功率的变化范围为100W-1210W。（3）当R0的实际功率为1000W时，根据电功率公式可知对于乙电路设计，能够控制的功率只有3个档位，分别是中高低档，对于丙电路的设计虽然使电功率的变化范围更大，但是能够控制的电功率的最大值过小。答：（1）乙电路的最大功率为；（2）丙电路的总功率可调范围为100W-1210W；（3）在丁图中，当R0的实际功率为1000W时，加在R0两端的电压为200V；缺点详见解析。19．小明家里新购的空气炸锅有高、中、低温三个档位，说明书上标有简化电路如图，定值发热电阻R1和R2，并且R1小于R₂，R1=40，低温档功率440W，求：（1）定值电阻R₂的阻值；（2）高温档的功率；（3）已知电路电压220V，插座上标有额定电流6A。使用该插座给空气炸锅供电，在不改变低温档功率及档位结构的前提下，从安全用电和加热快速的角度考虑，我们可以对空气炸锅的电路进行再设计，详细说出你的设计方案。  【答案】（1）110Ω；（2）1650W；（3）见详解【详解】解：（1）由公式可知，当电路中电阻最大时空气炸锅处于低温挡，电阻最小时空气炸锅处于高温挡，由串并联电路中电阻的特点结合题意可知，R并＜R1＜R2，因此，当只闭合开关S2时，电路处于低温挡，此时电路中只接入R2，已知低温挡功率为440W，故定值电阻R2的阻值（2）当R1和R2并联时，电路处于高温挡，此时R1的功率则高温档的功率P高=P1+P2=P1+P低=1210W+440W=1650W（3）该插座允许接入用电器的最大电功率若将该空气炸锅以高温挡接入该插座会发生安全事故，在不改变低温挡功率及挡位结构的前提下应降低高温挡的功率，则应该给发热电阻R1所在的支路串联一个电阻R3，改装后R1所在支路的最大功率P＇=Pmax-P低=1320W-440W=880WR1所在支路的总电阻则应该串联的电阻R3=R总-R1=55Ω-40Ω=15Ω即给R1所在支路串联一个阻值为15Ω的发热电阻R3，或将R1更换为55Ω的发热电阻R4。答：（1）定值电阻R₂的阻值为110Ω；（2）高温档的功率为1650W；（3）见详解。20．随着“围炉煮茶”的走红，小西准备用家里的煮茶器与朋友共同品茶。图甲是小西家里的煮茶器，表中是它的部分参数，图乙是它的加热电路的原理图，只有R0是加热电阻。为了实现多档位加热和保温功能，小西找来了定值电阻R1和R2，将煮茶器的加热电路改造成图丙所示电路，使电热丝R0可以分别以额定功率的100%、64%和25%在高、中、低三挡工作。求：（1）R0在中温挡的功率；（2）R2的阻值；（3）若在实际电压为200V的电路中只有煮茶器一个用电器工作，且煮茶器处于低温挡工作状态，求图丁所示的电能表在11min内转过的圈数。【答案】（1）704W；（2）33Ω；（3）300r【详解】解：（1）由于电热丝R0可以分别以额定功率的100%、64%和25%在高、中、低三挡工作，由表格可知，煮茶器的中温挡功率（2）由于只有R0是加热电阻，则高温挡时，R0的阻值断开S1，中温挡时解得由串联分压，电阻与电压成正比可得解得R1=44Ω断开S1、S2，在低温挡P低=25%P高解得解得R0∶（R1+R2）=1∶1解得R2=33Ω（3）实际电压为200V的电路中，煮茶器处于低温挡工作状态，工作11min内，电能表转过的圈数为n，则电路中消耗电能即解得n=300r答：（1）R0在中温挡的功率为704W；（2）R2的阻值为33Ω；（3）电能表在11min内转过的圈数为300圈。额定电压/V档位额定功率/W220低200高500品牌☆型号HY2215-11E额定电压220V档位3挡额定功率低温800W中温1100W高温1980W电暖气      型号额定电压220V    额定频率50Hz额定功率高温档1100W低温档100W品牌型号HY2215-11E额定电压220V档位3挡额定功率低温880W中温1100W高温1980W容积/L1.5额定电压/V220额定功率/W1100