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第18.5讲 多档位电路分析【教材为纲·探题源】-2024年中考物理一轮复习讲义
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专题分析对于此知识点，应该掌握如下内容：
1．先审题，明确己知的物理量和所求量，然后再分析电路的性质(是纯电阻电路还是非纯电阻电路)，看哪个公式的已知量多，就先考虑选用哪个公式。在计算时一定要注意各物理量单位之间的换算和统一。
2．电热结合的综合计算：
（1）水吸收的热量的计算：Q=cmΔt；
（2）电器消耗电能放出的热量：Q=I2Rt、(纯电阻电路)。
3．用电器的多挡位问题
（1）挡位的实质：切换电热器的开关，改变电热器的功率。
（2）电路中多挡位问题的解决思路：解决多挡位问题的关键是判断电路电阻的大小，对于家庭电路，在不同挡位时总电压不变，根据可知，总电阻最小时，总功率最大，此时电热器处于高温挡；总电阻最大时，总功率最小，此时电热器处于低温挡。
（3）常见的多挡位电路设计：
（4）多挡位电路设计具体分析
【典例探究1】如图所示是某同学设计的四挡位（高温、中温、次中温、低温）电热水壶的电路图，R1和R2是两根阻值不同的电热丝（R1＜R2），S1、S2为挡位开关（S1为单刀双掷开关）。当电热水壶处于高温挡时，下列挡位开关操作正确的是 （ ）
A．.S1接a、S2断开 B．S1接b、S2闭合 C．S1接b、S2断开 D．S1接a、S2，闭合
【解题思路】解题口诀技巧“阻小率大”。
当遇到多开关控制用电器挡位判断的问题时，可以使用本大招。“阻小率大”即电源电压恒定时，电路中总电阻越小，电路总功率越高，对应用电器挡位越高。
【答案】D
【解题大招】根据大招“阻小率大”，高温挡时电路功率最大，电路总电阻最小，R1、R2并联。故答案为D。
【典例探究2】近日，全国各地迎来了持续降温降雨的天气。对于有车一族的伙伴们来说，每每遇上降雨天气，汽车后视镜上往往会有不少的水珠，使得后视镜无法正常使用，从而影响了后方的视野。如图甲所示是某型号的丰田汽车，该车的倒后镜有三个档位可调节，分别对应的防雾、除雨露、除冰霜三种功能，需要的热量依次增多，图乙是其原理图。已知车载电源电压为12V，电热丝电阻分别为R1＝10Ω，R2＝20Ω，R3＝30Ω，求：
（1）旋钮拧到第几档时为防雾档，此时连入电路中的总电流为多少A；
（2）旋钮拧到第2档时，此时电路的总功率为多少W；
（3）旋钮拧到第3档时，工作10min电路产生的热量为多少J。
【答案】（1）第1档，0.3A；（2）4.8W；（3）4320J
【解析】解：（1）当R₃接旋钮开关1挡位时，R₁与R₃串联，属于防雾档，此时电路中的总电阻
R=R₁+R₃=10Ω+30Ω=40Ω
此时连入电路中的总电流为
（2）旋钮开关接2挡位时，R₃连入电路，属于除雨露档，此时电路中的电流
此时电路的总功率为
（3）当旋钮开关解3挡位时，R₂接入电路，属于除冰霜挡位，电路消耗的总功率
工作10min电路产生的热量为
答：（1）旋钮拧到第1档时为防雾档，此时连入电路中的总电流为0.3A；
（2）旋钮拧到第2档时，此时电路的总功率为4.8W；
（3）旋钮拧到第3档时，工作10min电路产生的热量为4320J。
【典例探究3】爸爸为假期旅游准备了一个车载加热壶如图甲，其加热部分的电路简图如图乙所示，S为档位切换开关。R1和R2为电热丝。部分参数如下表所示。问：
（1）高温加热档时，电路中的电流是多少？
（2）电热丝R2的阻值是多少？（不计温度对电阻大小的影响）
（3）妈妈用低温档将初温为20℃、质量为0.2kg的小米粥加热到50℃，所用时间是多少？（小米粥的比热容为=不计热量损失）
【答案】（1）3A；（2）3.2Ω；（3）1200s
【解析】（1）对电路如进行分析可得，S接b时只有R1工作，S接c时，R1和R2串联。由可知，S接b时电路时高温状态，S接c时电路处于低温状态。由P=UI可得，处于高温挡加热时电路的电流为
（2）由电路图知，开关S接高温挡位时，电路为R1的简单电路，根据可得，电热丝R1的阻值为
加热壶处于低温挡加热时的总电阻为
则电热丝R2的阻值为
（3）小米粥吸收的热量为
不计热量损失，小米粥吸收的热量等于电流消耗的热量，加热时间为
答：（1）高温加热档时，电路中的电流是3A；
（2）电热丝R2的阻值是3.2Ω；
（3）妈妈用低温档将初温为20℃、质量为0.2kg的小米粥加热到50℃，所用时间是1200s。
【典例探究4】如图甲所示为某高、低温两档位电烤箱的内部简化电路，S为手动开关，S1为自动控制开关，R1和R2均为电热丝，图乙是电烤箱正常工作时电流随时间变化的图像，0~10min，开关S、S1均处于闭合状态，电烤箱为 温档；10~15min，S闭合S1断开，此时间段，R1产生的热量为 J。
【答案】高
【解题大招】[1]由甲图可知，开关S、S1均处于闭合状态，R1和R2并联，根据
可知，电功率与电阻阻值成反比，并联时电路总阻值最小，则此时电功率为最大值，故开关S、S1均处于闭合状态时，电烤箱为高温档。
[2]在10~15min内，S闭合S1断开，R2断路，电路中只有R1一个用电器，由乙图可知，此时间段电路中电流I=6A，故R1产生的热量为
一、综合题
1．（2023·山东东营·统考中考真题）小明家购置了一款多功能电暖器。如图甲所示，其内装有4kg导热油，转动旋钮可实现高、中、低不同挡位之间的切换，图乙是其内部电路原理图，其中四个发热电阻阻值相同。
（1）电暖器低温挡工作时，开关应处于 位置（选填“1”“2”或“3”）。
（2）已知中温挡额定功率为1000W，求电阻R的阻值和高温挡的额定功率。 、
（3）使用高温挡正常工作5min，导热油温度由15℃升高到75℃，若消耗的电能有84%被导热油吸收，求导热油的比热容。
（4）根据所学的电学知识，请你提出一条安全使用电暖器的建议。
2．（2023·陕西·统考中考真题）如图-1，是某型号电暖器。它有高温、低温两个挡位，其简化电路图如图-2所示。和均为发热电阻，其部分参数如图表所示。
（1）该电暖器是利用电流的 效应工作的。当开关、均闭合时，电暖器处于 挡；
（2）该电暖器在低温挡正常工作时，电路中的电流是多少 ？在高温挡正常工作时，发热电阻的阻值是多少 ？
（3）在某次用电高峰期，小明用如图所示的电力监测仪，测出该电暖器在低温挡工作时的实际电压为210V，实际功率为900W。小明认为实际功率小于额定功率，只是因为实际电压小于额定电压造成的。请你通过计算，判断小明的观点是否正确 。
3．（2023·甘肃金昌·统考中考真题）如图甲所示为小艺同学家的电中药壶，有“猛火”和“文火”两个挡位，工作电路简化为图乙所示，其中S'为挡位开关，R1、R2为发热电阻（假定工作时电阻不变），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。已知电中药壶额定电压为220V，猛火挡的额定功率为2420W，R2的阻值为180Ω。
（1）判断A灯是 （选填“红灯”或“绿灯”），你的判断依据是什么？( )
（2）求电中药壶“文火”挡的额定功率？( )
（3）某天用电高峰时，小艺用电中药壶帮奶奶熬药，为了计算家里电路的实际电压，她关了家里其它用电器，只将电中药壶调到猛火挡上，电中药壶工作1min，电能表（如图丙所示）的电能表表盘转了100转，由此她计算出家庭电路的实际电压是多少？( )
4．（2023·四川成都·统考中考真题）某品牌电吹风铭牌上标有“220V 2000W”字样，有“断开、冷风、慢速中温、快速高温”四个挡位。物理兴趣小组同学把此款电吹风拆解后，发现有两条不同的电阻丝绕于支架上并置于出风筒内，经研究后画出了简化电路图（如图）。
（1）同学们研究说明书和电吹风内部结构后，有以下认识，其中不合理的是 ；
A．说明书提示“请勿在手湿的情况下使用”，主要是为了防止触电或引发短路
B．说明书提示“请勿在使用过程中用手触摸出风口”，主要是为了避免烫伤
C．电吹风额定功率是指电吹风正常工作时的最大发热功率
D．绕电阻丝的支架应采用绝缘、耐高温材料制作
（2）开关S与0、1两触点接触时，电吹风处于“慢速中温”挡；开关S与2、3两触点接触时，电吹风处于“快速高温”挡。两挡相比，电动机在“快速高温”挡转得更快，原因是 ；
（3）同学们进一步研究发现该电吹风具有过热自动断电保护功能，其内部有一个双金属片开关，当温度达到设定值，双金属片开关自动断开，电吹风停止工作，待温度下降到安全值后又自动接通，则双金属片开关应安装在图中的 点（选填“a”、“b”、“c”或“d”）；
（4）同学们在组长家中采用以下步骤测量电吹风的实际功率；
①测量开始前关闭家中所有用电器，记录智能电能表示数为；
②将电吹风调至“快速高温”挡工作4分钟断开开关，记录电能表示数为；
③根据实验数据，计算电吹风在“快速高温”挡工作的实际功率为 W。
5．（2023·江苏连云港·统考中考真题）如图甲所示为一台电热水器，右表为该热水器的铭牌，其中高温档的额定功率模糊不清。图乙为该电热水器的内部简化电路，R1、R2为电热丝（阻值未知），S1、S2为档位开关，S2只能在a、b之间切换。电热水器在使用过程中会有漏电危险，当发生漏电时，电流会沿着水管经过喷头流过人体而发生触电事故。为防止触电事故发生，该电热水器在出水口处串接了一个“隔电墙”（见图甲）。“隔电墙”内部是一个螺旋状绝缘通道（如图丙所示），已知电源电压为220V。求：
（1）高温档的额定功率（计算结果保留整数）；
（2）为确保安全，要求淋浴时通过人体的漏电电流不超过0.2mA，则该“隔电墙”的电阻值至少为多大？（计算时忽略人体的电阻值）
（3）说明“隔电墙”的内部做成螺旋状的原因。
二、填空题
6．（2023·江苏宿迁·统考中考真题）某型号电饭锅有“高温烧煮”和“保温焖饭”两挡，其电路如图所示。当开关S置于1时，电流表示数为5A，此时电饭锅处于 挡，在此挡位下加热2.2kg的水，使其温度升高10℃，用时100s，电饭锅的加热效率为 ；当开关S置于2时，电流表的示数为0.1A，R的阻值为 Ω。若从做饭快的角度考虑，应选择功率更 的电饭锅。【c水=4.2×103J/（kg·℃）】
7．（2023·云南·统考中考真题）某型号的电炖盅有“高温”和“低温”两个挡位，其简化电路如图、部分参数如上表所示。同时闭合开关S、，电炖盅处于高温挡。电能可供电炖盅在“高温”挡正常工作 h。
三、计算题
8．（2023·黑龙江大庆·统考中考真题）图甲为某品牌饮水机及其铭牌，图乙为其内部简化电路图，该饮水机有加热和保温两个挡位。R1、R2均为电热丝，当热水箱中水温降至70℃时通过自动开关S2切换到加热挡，当温度达到100℃时自动切换到保温挡，饮水机始终在额定电压下工作，已知c水=4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）电热丝R1的阻值；
（2）热水箱中的水由70℃加热到 100℃所吸收的热量；
（3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量。
9．（2023·黑龙江齐齐哈尔·统考中考真题）如图甲所示是一款小型电火锅，通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能。图乙是它的简化电路图，R1、R2、R3均为加热电阻（阻值保持不变）。已知R1的阻值为176Ω，电火锅的部分参数如下表所示。求：
（1）R2的阻值是多少？
（2）电火锅在低温挡工作时的功率是多少？
（3）某次使用时，用高温挡将1kg水从20℃加热到100℃用时5.6min，该电火锅的实际功率是多少？（不计热损失）
10．（2023·辽宁丹东·统考中考真题）如图所示是某品牌电热锅的简化电路，R1、R2均为发热电阻。电热锅工作时，通过开关S1和S2实现低温、中温和高温的挡位控制，已知低温挡电阻R1=110Ω，中温挡功率为880W；求：
（1）电热锅低温挡工作时的电功率；
（2）电热锅中温挡工作时的电流；
（3）使用电热锅高温挡将质量为2kg的水从20℃加热到75℃所用的时间。[不计热量损失，水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃）]
11．（2023·山东潍坊·统考中考真题）恒温箱广泛应用于医疗、科研、化工等行业部门，图示为某恒温箱的工作原理图。S为电源开关，通过控制温控开关可实现“保温”“加热”两个挡位间的切换。电源电压，、是电热丝，，“加热”时恒温箱的电功率。将恒温箱两气孔封闭，闭合开关S，置于“加热”挡位，箱内温度从升至设定的恒温温度，用时130s，该段时间内的加热效率。恒温箱的容积，箱内空气密度，箱内空气的比热容。求：
（1）“保温”时恒温箱的电功率；
（2）电热丝的阻值；
（3）恒温箱的恒温温度。
12．（2023·湖南邵阳·统考中考真题）贝贝在妈妈指导下用电熨斗熨烫衣服，她首先阅读说明书，知道电熨斗有“低温”“高温”两个档位，其简化电路如图所示。是电热丝，，S为旋转式开关。
（1）当旋转触片接触点1和2时，求电路中的电流；
（2）当旋转触片接触点2和3时，求电路消耗的总功率。
一、多选题
1．（2023·广西桂林·统考二模）如图甲所示的电暖气，有低、中、高三挡，已知发热元件R1＞R2，以下说法正确的是（ ）
乙：
A．使用“低温挡”只需要闭合S2
B．闭合S1、S2时，通过R1、干路的电流之比为5︰9
C．电阻R1的大小为55Ω、R2的大小为44Ω
D．家里只有电暖气在中温挡正常工作6分钟，电能表转盘转动110圈
2．（2023·北京门头沟·统考二模）如图所示是小强家的电暖气的铭牌，该电暖气有高温和低温两个档位。若电暖气始终在额定电压下工作，则下列说法中正确的是（ ）
A．电暖气在高温档时，消耗的电能较多
B．电暖气在高温档时，电路中的电流是5A
C．电暖气在低温档时，接入电路的总电阻为484Ω
D．电暖气在低温档时，每小时消耗的电能为1100kW·h
二、单选题
3．（2023·湖北武汉·校联考模拟预测）某品牌智能电热毯能够根据环境温度自动实现多挡位加热，以增强人体舒适度。其等效电路简化图如图甲所示，R1、R2均为加热电阻，R1>R2，S为智能开关，可根据实际选择不同电阻接入电路。某段工作过程，加热功率随环境温度变化如图乙所示。下列说法中正确的是（ ）
A．环境温度为25℃时，开关S连接接线柱1和2
B．环境温度为35℃时，开关S连接接线柱2和3
C．开关S连接接线柱1和2，工作1h产生的热量为0.1kW•h
D．开关S连接接线柱2和3，电路总电阻为484Ω
三、填空题
4．（2023·安徽合肥·合肥38中校考三模）某电热器具内部简化电路如图此示，两根电热丝的电阻R1=R2=48.4Ω。通过开关的设置该电热器可以实现多档位功率变化，那么，该电热器工作1min时间内最多能产生的热量是 J。
5．（2023·广东肇庆·统考二模）如图所示是某电热器的工作原理图，R1、R2是发热电阻，且R1＝R2，虚线框为电热器的金属外壳，它用一个旋转开关可以实现电热器多档位工作的要求。旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的左边缘依次有4个金属触点①、②、③、④，右边缘是一金属板，可绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将左边缘相邻的两个触点与右边缘的金属板同时连通。如旋到图中位置S时，金属滑片将①②两触点同时与右边缘金属板接通。
（1）如果请你为这台电热器配备一个三脚插头，如图所示，应该将电路图中的地线接到插头 （选填“G”、“L”或“N”）脚。小明想在电路中加一个“倾倒开关”，使电热器被碰倒时能自动断开电路，以免引起火灾。该开关最好应安装在示意图中A、B、C、D、E中的 点处；
（2）旋钮开关旋到位置S时的电功率为1000W，则R1＝ Ω；
（3）当旋钮开关旋到位置T时，电热器处于 （选填“高温挡”或“低温挡”），通电1min产生的热量是 J；
（4）某种橡皮绝缘铜芯导线在常温下安全载流量（长时间通电时的最大安全电流）如下表，请你计算说明应选横截面积为 mm2的铜芯导线作为该电热器的输出导线，才符合既适用又经济的原则。
6．（2023·四川成都·统考二模）某饮水机有加热和保温两个档位，其工作原理如图所示，S是一个温控开关，R1为阻值为44Ω的电加热管，R2是定值电阻，R2=200Ω。当饮水机处于保温状态时， 灯亮；饮水机处于加热状态，R1在100s产生的热量为 J。（不考温度对电阻的影响，且不计红、绿指示灯的阻值）
7．（2023·江苏南通·一模）图甲所示的电暖器可通过两个开关形成多挡位调节，其电路原理图如图乙。两电热丝阻值R1＜R2，电热丝阻值随温度的变化忽略不计。S1、S2为挡位开关。
（1）在使用电暖器时，应选用 孔插座；
（2）若家中仅使用该电暖器的最高挡工作1min，测得如图丙所示的电能表指示灯闪烁了120次，则最高挡功率为 W，该过程消耗的电能为 J；
（3）分析图乙可知，该电暖器共有 个挡位，当置于最低挡时，S1接 。
四、计算题
8．（2023·山东东营·统考模拟预测）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。
9．（2023·安徽亳州·校联考二模）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。
10．（2023·广东深圳·红岭中学校考三模）如图甲所示是小伟家购买的电烧杯，它的原理图如图乙所示，其中和均为加热丝，该电烧杯烧水时有快档和慢档两个档位，铭牌如图丙所示。
（1）求电阻的阻值；
（2）电烧杯中装满的水从升高到，求水吸收的热量；
（3）小伟关闭其他用电器，让电烧杯在快挡下工作，观察到标有“”的电能表在内转动了转，求此时电烧杯快挡的实际功率。
11．（2023·安徽宿州·统考模拟预测）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。
五、实验题
12．（2023·黑龙江牡丹江·统考一模）【活化知识，还原生活】
在做“探究水沸腾时温度变化的特点”实验时，小明所用的装置如图甲所示。
（1）安装实验器材应按照 （选填“自下而上”或“自上而下”）的顺序。
（2）在水温升高到85℃后，每隔1min读取温度计的示数，直到水沸腾并持续一段时间，小明根据数据作出第一次实验的图象，如图乙所示。分析可知，实验中水的沸点为 ℃。
（3）完成实验后，停止加热。等水温降至85℃以下后，小明重新加热进行第二次实验，并在同一坐标系中画出第二次实验的图象。分析两次实验的图像可知，水从85℃加热至刚沸腾时，所用时间不同。这是因为水沸腾时，发生了剧烈的 现象，导致烧杯中水的 减少。
（4）如图丙所示，小明换用养生壶（可显示水温，有多档位供选择）替代图甲装置，养生壶壶盖上有小孔，其作用是 ，用此养生壶进行实验的优点是 （说出一点）。类型
图例
短路式
单刀双掷式
并联式
三挡式
电路图
类型
低温（保温）档
高温（加热）档
短路式
S闭合、S1断开，R1、R2串联，R总=R1+R2，
S、S1都闭合，只有R2接入电路，R总=R2，
单刀双掷式
S接A端，R1、R2串联，
R总=R1+R2，
S接B端，只有R2接入电路，R总=R2，
并联式
S闭合、S1断开，只有R2接入电路，R总=R2，
S1都闭合，R1、R2并联，，
额定定压
12V
高温功率
36W
低温功率
20W
额定电压
220V
额定功率
高温挡
2200W
低温挡
1100W
XX牌电热水器
额定电压
220V
额定功率
高温档
___________
中温档
2200W
低温档
1210W
电源频率
50Hz
额定电压
220V
低温挡功率
中温挡功率
440W
高温挡功率
1100W
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
导线规格
导线横截面积S/mm2
0.5
1
1.5
2.5
安全载流量I/A
4
8
12
20
容积/L
1.5
额定电压/V
220
额定功率/W
1100
电烧杯容量
额定电压
慢档额定功率
快档额定功率
专题分析对于此知识点，应该掌握如下内容：
1．先审题，明确己知的物理量和所求量，然后再分析电路的性质(是纯电阻电路还是非纯电阻电路)，看哪个公式的已知量多，就先考虑选用哪个公式。在计算时一定要注意各物理量单位之间的换算和统一。
2．电热结合的综合计算：
（1）水吸收的热量的计算：Q=cmΔt；
（2）电器消耗电能放出的热量：Q=I2Rt、(纯电阻电路)。
3．用电器的多挡位问题
（1）挡位的实质：切换电热器的开关，改变电热器的功率。
（2）电路中多挡位问题的解决思路：解决多挡位问题的关键是判断电路电阻的大小，对于家庭电路，在不同挡位时总电压不变，根据可知，总电阻最小时，总功率最大，此时电热器处于高温挡；总电阻最大时，总功率最小，此时电热器处于低温挡。
（3）常见的多挡位电路设计：
（4）多挡位电路设计具体分析
【典例探究1】如图所示是某同学设计的四挡位（高温、中温、次中温、低温）电热水壶的电路图，R1和R2是两根阻值不同的电热丝（R1＜R2），S1、S2为挡位开关（S1为单刀双掷开关）。当电热水壶处于高温挡时，下列挡位开关操作正确的是 （ ）
A．.S1接a、S2断开 B．S1接b、S2闭合 C．S1接b、S2断开 D．S1接a、S2，闭合
【解题思路】解题口诀技巧“阻小率大”。
当遇到多开关控制用电器挡位判断的问题时，可以使用本大招。“阻小率大”即电源电压恒定时，电路中总电阻越小，电路总功率越高，对应用电器挡位越高。
【答案】D
【解题大招】根据大招“阻小率大”，高温挡时电路功率最大，电路总电阻最小，R1、R2并联。故答案为D。
【典例探究2】近日，全国各地迎来了持续降温降雨的天气。对于有车一族的伙伴们来说，每每遇上降雨天气，汽车后视镜上往往会有不少的水珠，使得后视镜无法正常使用，从而影响了后方的视野。如图甲所示是某型号的丰田汽车，该车的倒后镜有三个档位可调节，分别对应的防雾、除雨露、除冰霜三种功能，需要的热量依次增多，图乙是其原理图。已知车载电源电压为12V，电热丝电阻分别为R1＝10Ω，R2＝20Ω，R3＝30Ω，求：
（1）旋钮拧到第几档时为防雾档，此时连入电路中的总电流为多少A；
（2）旋钮拧到第2档时，此时电路的总功率为多少W；
（3）旋钮拧到第3档时，工作10min电路产生的热量为多少J。
【答案】（1）第1档，0.3A；（2）4.8W；（3）4320J
【解析】解：（1）当R₃接旋钮开关1挡位时，R₁与R₃串联，属于防雾档，此时电路中的总电阻
R=R₁+R₃=10Ω+30Ω=40Ω
此时连入电路中的总电流为
（2）旋钮开关接2挡位时，R₃连入电路，属于除雨露档，此时电路中的电流
此时电路的总功率为
（3）当旋钮开关解3挡位时，R₂接入电路，属于除冰霜挡位，电路消耗的总功率
工作10min电路产生的热量为
答：（1）旋钮拧到第1档时为防雾档，此时连入电路中的总电流为0.3A；
（2）旋钮拧到第2档时，此时电路的总功率为4.8W；
（3）旋钮拧到第3档时，工作10min电路产生的热量为4320J。
【典例探究3】爸爸为假期旅游准备了一个车载加热壶如图甲，其加热部分的电路简图如图乙所示，S为档位切换开关。R1和R2为电热丝。部分参数如下表所示。问：
（1）高温加热档时，电路中的电流是多少？
（2）电热丝R2的阻值是多少？（不计温度对电阻大小的影响）
（3）妈妈用低温档将初温为20℃、质量为0.2kg的小米粥加热到50℃，所用时间是多少？（小米粥的比热容为=不计热量损失）
【答案】（1）3A；（2）3.2Ω；（3）1200s
【解析】（1）对电路如进行分析可得，S接b时只有R1工作，S接c时，R1和R2串联。由可知，S接b时电路时高温状态，S接c时电路处于低温状态。由P=UI可得，处于高温挡加热时电路的电流为
（2）由电路图知，开关S接高温挡位时，电路为R1的简单电路，根据可得，电热丝R1的阻值为
加热壶处于低温挡加热时的总电阻为
则电热丝R2的阻值为
（3）小米粥吸收的热量为
不计热量损失，小米粥吸收的热量等于电流消耗的热量，加热时间为
答：（1）高温加热档时，电路中的电流是3A；
（2）电热丝R2的阻值是3.2Ω；
（3）妈妈用低温档将初温为20℃、质量为0.2kg的小米粥加热到50℃，所用时间是1200s。
【典例探究4】如图甲所示为某高、低温两档位电烤箱的内部简化电路，S为手动开关，S1为自动控制开关，R1和R2均为电热丝，图乙是电烤箱正常工作时电流随时间变化的图像，0~10min，开关S、S1均处于闭合状态，电烤箱为 温档；10~15min，S闭合S1断开，此时间段，R1产生的热量为 J。
【答案】高
【解题大招】[1]由甲图可知，开关S、S1均处于闭合状态，R1和R2并联，根据
可知，电功率与电阻阻值成反比，并联时电路总阻值最小，则此时电功率为最大值，故开关S、S1均处于闭合状态时，电烤箱为高温档。
[2]在10~15min内，S闭合S1断开，R2断路，电路中只有R1一个用电器，由乙图可知，此时间段电路中电流I=6A，故R1产生的热量为
一、综合题
1．（2023·山东东营·统考中考真题）小明家购置了一款多功能电暖器。如图甲所示，其内装有4kg导热油，转动旋钮可实现高、中、低不同挡位之间的切换，图乙是其内部电路原理图，其中四个发热电阻阻值相同。
（1）电暖器低温挡工作时，开关应处于 位置（选填“1”“2”或“3”）。
（2）已知中温挡额定功率为1000W，求电阻R的阻值和高温挡的额定功率。 、
（3）使用高温挡正常工作5min，导热油温度由15℃升高到75℃，若消耗的电能有84%被导热油吸收，求导热油的比热容。
（4）根据所学的电学知识，请你提出一条安全使用电暖器的建议。
2．（2023·陕西·统考中考真题）如图-1，是某型号电暖器。它有高温、低温两个挡位，其简化电路图如图-2所示。和均为发热电阻，其部分参数如图表所示。
（1）该电暖器是利用电流的 效应工作的。当开关、均闭合时，电暖器处于 挡；
（2）该电暖器在低温挡正常工作时，电路中的电流是多少 ？在高温挡正常工作时，发热电阻的阻值是多少 ？
（3）在某次用电高峰期，小明用如图所示的电力监测仪，测出该电暖器在低温挡工作时的实际电压为210V，实际功率为900W。小明认为实际功率小于额定功率，只是因为实际电压小于额定电压造成的。请你通过计算，判断小明的观点是否正确 。
3．（2023·甘肃金昌·统考中考真题）如图甲所示为小艺同学家的电中药壶，有“猛火”和“文火”两个挡位，工作电路简化为图乙所示，其中S'为挡位开关，R1、R2为发热电阻（假定工作时电阻不变），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。已知电中药壶额定电压为220V，猛火挡的额定功率为2420W，R2的阻值为180Ω。
（1）判断A灯是 （选填“红灯”或“绿灯”），你的判断依据是什么？( )
（2）求电中药壶“文火”挡的额定功率？( )
（3）某天用电高峰时，小艺用电中药壶帮奶奶熬药，为了计算家里电路的实际电压，她关了家里其它用电器，只将电中药壶调到猛火挡上，电中药壶工作1min，电能表（如图丙所示）的电能表表盘转了100转，由此她计算出家庭电路的实际电压是多少？( )
4．（2023·四川成都·统考中考真题）某品牌电吹风铭牌上标有“220V 2000W”字样，有“断开、冷风、慢速中温、快速高温”四个挡位。物理兴趣小组同学把此款电吹风拆解后，发现有两条不同的电阻丝绕于支架上并置于出风筒内，经研究后画出了简化电路图（如图）。
（1）同学们研究说明书和电吹风内部结构后，有以下认识，其中不合理的是 ；
A．说明书提示“请勿在手湿的情况下使用”，主要是为了防止触电或引发短路
B．说明书提示“请勿在使用过程中用手触摸出风口”，主要是为了避免烫伤
C．电吹风额定功率是指电吹风正常工作时的最大发热功率
D．绕电阻丝的支架应采用绝缘、耐高温材料制作
（2）开关S与0、1两触点接触时，电吹风处于“慢速中温”挡；开关S与2、3两触点接触时，电吹风处于“快速高温”挡。两挡相比，电动机在“快速高温”挡转得更快，原因是 ；
（3）同学们进一步研究发现该电吹风具有过热自动断电保护功能，其内部有一个双金属片开关，当温度达到设定值，双金属片开关自动断开，电吹风停止工作，待温度下降到安全值后又自动接通，则双金属片开关应安装在图中的 点（选填“a”、“b”、“c”或“d”）；
（4）同学们在组长家中采用以下步骤测量电吹风的实际功率；
①测量开始前关闭家中所有用电器，记录智能电能表示数为；
②将电吹风调至“快速高温”挡工作4分钟断开开关，记录电能表示数为；
③根据实验数据，计算电吹风在“快速高温”挡工作的实际功率为 W。
5．（2023·江苏连云港·统考中考真题）如图甲所示为一台电热水器，右表为该热水器的铭牌，其中高温档的额定功率模糊不清。图乙为该电热水器的内部简化电路，R1、R2为电热丝（阻值未知），S1、S2为档位开关，S2只能在a、b之间切换。电热水器在使用过程中会有漏电危险，当发生漏电时，电流会沿着水管经过喷头流过人体而发生触电事故。为防止触电事故发生，该电热水器在出水口处串接了一个“隔电墙”（见图甲）。“隔电墙”内部是一个螺旋状绝缘通道（如图丙所示），已知电源电压为220V。求：
（1）高温档的额定功率（计算结果保留整数）；
（2）为确保安全，要求淋浴时通过人体的漏电电流不超过0.2mA，则该“隔电墙”的电阻值至少为多大？（计算时忽略人体的电阻值）
（3）说明“隔电墙”的内部做成螺旋状的原因。
二、填空题
6．（2023·江苏宿迁·统考中考真题）某型号电饭锅有“高温烧煮”和“保温焖饭”两挡，其电路如图所示。当开关S置于1时，电流表示数为5A，此时电饭锅处于 挡，在此挡位下加热2.2kg的水，使其温度升高10℃，用时100s，电饭锅的加热效率为 ；当开关S置于2时，电流表的示数为0.1A，R的阻值为 Ω。若从做饭快的角度考虑，应选择功率更 的电饭锅。【c水=4.2×103J/（kg·℃）】
7．（2023·云南·统考中考真题）某型号的电炖盅有“高温”和“低温”两个挡位，其简化电路如图、部分参数如上表所示。同时闭合开关S、，电炖盅处于高温挡。电能可供电炖盅在“高温”挡正常工作 h。
三、计算题
8．（2023·黑龙江大庆·统考中考真题）图甲为某品牌饮水机及其铭牌，图乙为其内部简化电路图，该饮水机有加热和保温两个挡位。R1、R2均为电热丝，当热水箱中水温降至70℃时通过自动开关S2切换到加热挡，当温度达到100℃时自动切换到保温挡，饮水机始终在额定电压下工作，已知c水=4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）电热丝R1的阻值；
（2）热水箱中的水由70℃加热到 100℃所吸收的热量；
（3）饮水机处于保温挡工作22s时间内电热丝R1产生的热量。
9．（2023·黑龙江齐齐哈尔·统考中考真题）如图甲所示是一款小型电火锅，通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能。图乙是它的简化电路图，R1、R2、R3均为加热电阻（阻值保持不变）。已知R1的阻值为176Ω，电火锅的部分参数如下表所示。求：
（1）R2的阻值是多少？
（2）电火锅在低温挡工作时的功率是多少？
（3）某次使用时，用高温挡将1kg水从20℃加热到100℃用时5.6min，该电火锅的实际功率是多少？（不计热损失）
10．（2023·辽宁丹东·统考中考真题）如图所示是某品牌电热锅的简化电路，R1、R2均为发热电阻。电热锅工作时，通过开关S1和S2实现低温、中温和高温的挡位控制，已知低温挡电阻R1=110Ω，中温挡功率为880W；求：
（1）电热锅低温挡工作时的电功率；
（2）电热锅中温挡工作时的电流；
（3）使用电热锅高温挡将质量为2kg的水从20℃加热到75℃所用的时间。[不计热量损失，水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃）]
11．（2023·山东潍坊·统考中考真题）恒温箱广泛应用于医疗、科研、化工等行业部门，图示为某恒温箱的工作原理图。S为电源开关，通过控制温控开关可实现“保温”“加热”两个挡位间的切换。电源电压，、是电热丝，，“加热”时恒温箱的电功率。将恒温箱两气孔封闭，闭合开关S，置于“加热”挡位，箱内温度从升至设定的恒温温度，用时130s，该段时间内的加热效率。恒温箱的容积，箱内空气密度，箱内空气的比热容。求：
（1）“保温”时恒温箱的电功率；
（2）电热丝的阻值；
（3）恒温箱的恒温温度。
12．（2023·湖南邵阳·统考中考真题）贝贝在妈妈指导下用电熨斗熨烫衣服，她首先阅读说明书，知道电熨斗有“低温”“高温”两个档位，其简化电路如图所示。是电热丝，，S为旋转式开关。
（1）当旋转触片接触点1和2时，求电路中的电流；
（2）当旋转触片接触点2和3时，求电路消耗的总功率。
一、多选题
1．（2023·广西桂林·统考二模）如图甲所示的电暖气，有低、中、高三挡，已知发热元件R1＞R2，以下说法正确的是（ ）
乙：
A．使用“低温挡”只需要闭合S2
B．闭合S1、S2时，通过R1、干路的电流之比为5︰9
C．电阻R1的大小为55Ω、R2的大小为44Ω
D．家里只有电暖气在中温挡正常工作6分钟，电能表转盘转动110圈
2．（2023·北京门头沟·统考二模）如图所示是小强家的电暖气的铭牌，该电暖气有高温和低温两个档位。若电暖气始终在额定电压下工作，则下列说法中正确的是（ ）
A．电暖气在高温档时，消耗的电能较多
B．电暖气在高温档时，电路中的电流是5A
C．电暖气在低温档时，接入电路的总电阻为484Ω
D．电暖气在低温档时，每小时消耗的电能为1100kW·h
二、单选题
3．（2023·湖北武汉·校联考模拟预测）某品牌智能电热毯能够根据环境温度自动实现多挡位加热，以增强人体舒适度。其等效电路简化图如图甲所示，R1、R2均为加热电阻，R1>R2，S为智能开关，可根据实际选择不同电阻接入电路。某段工作过程，加热功率随环境温度变化如图乙所示。下列说法中正确的是（ ）
A．环境温度为25℃时，开关S连接接线柱1和2
B．环境温度为35℃时，开关S连接接线柱2和3
C．开关S连接接线柱1和2，工作1h产生的热量为0.1kW•h
D．开关S连接接线柱2和3，电路总电阻为484Ω
三、填空题
4．（2023·安徽合肥·合肥38中校考三模）某电热器具内部简化电路如图此示，两根电热丝的电阻R1=R2=48.4Ω。通过开关的设置该电热器可以实现多档位功率变化，那么，该电热器工作1min时间内最多能产生的热量是 J。
5．（2023·广东肇庆·统考二模）如图所示是某电热器的工作原理图，R1、R2是发热电阻，且R1＝R2，虚线框为电热器的金属外壳，它用一个旋转开关可以实现电热器多档位工作的要求。旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的左边缘依次有4个金属触点①、②、③、④，右边缘是一金属板，可绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将左边缘相邻的两个触点与右边缘的金属板同时连通。如旋到图中位置S时，金属滑片将①②两触点同时与右边缘金属板接通。
（1）如果请你为这台电热器配备一个三脚插头，如图所示，应该将电路图中的地线接到插头 （选填“G”、“L”或“N”）脚。小明想在电路中加一个“倾倒开关”，使电热器被碰倒时能自动断开电路，以免引起火灾。该开关最好应安装在示意图中A、B、C、D、E中的 点处；
（2）旋钮开关旋到位置S时的电功率为1000W，则R1＝ Ω；
（3）当旋钮开关旋到位置T时，电热器处于 （选填“高温挡”或“低温挡”），通电1min产生的热量是 J；
（4）某种橡皮绝缘铜芯导线在常温下安全载流量（长时间通电时的最大安全电流）如下表，请你计算说明应选横截面积为 mm2的铜芯导线作为该电热器的输出导线，才符合既适用又经济的原则。
6．（2023·四川成都·统考二模）某饮水机有加热和保温两个档位，其工作原理如图所示，S是一个温控开关，R1为阻值为44Ω的电加热管，R2是定值电阻，R2=200Ω。当饮水机处于保温状态时， 灯亮；饮水机处于加热状态，R1在100s产生的热量为 J。（不考温度对电阻的影响，且不计红、绿指示灯的阻值）
7．（2023·江苏南通·一模）图甲所示的电暖器可通过两个开关形成多挡位调节，其电路原理图如图乙。两电热丝阻值R1＜R2，电热丝阻值随温度的变化忽略不计。S1、S2为挡位开关。
（1）在使用电暖器时，应选用 孔插座；
（2）若家中仅使用该电暖器的最高挡工作1min，测得如图丙所示的电能表指示灯闪烁了120次，则最高挡功率为 W，该过程消耗的电能为 J；
（3）分析图乙可知，该电暖器共有 个挡位，当置于最低挡时，S1接 。
四、计算题
8．（2023·山东东营·统考模拟预测）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。
9．（2023·安徽亳州·校联考二模）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。
10．（2023·广东深圳·红岭中学校考三模）如图甲所示是小伟家购买的电烧杯，它的原理图如图乙所示，其中和均为加热丝，该电烧杯烧水时有快档和慢档两个档位，铭牌如图丙所示。
（1）求电阻的阻值；
（2）电烧杯中装满的水从升高到，求水吸收的热量；
（3）小伟关闭其他用电器，让电烧杯在快挡下工作，观察到标有“”的电能表在内转动了转，求此时电烧杯快挡的实际功率。
11．（2023·安徽宿州·统考模拟预测）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。
五、实验题
12．（2023·黑龙江牡丹江·统考一模）【活化知识，还原生活】
在做“探究水沸腾时温度变化的特点”实验时，小明所用的装置如图甲所示。
（1）安装实验器材应按照 （选填“自下而上”或“自上而下”）的顺序。
（2）在水温升高到85℃后，每隔1min读取温度计的示数，直到水沸腾并持续一段时间，小明根据数据作出第一次实验的图象，如图乙所示。分析可知，实验中水的沸点为 ℃。
（3）完成实验后，停止加热。等水温降至85℃以下后，小明重新加热进行第二次实验，并在同一坐标系中画出第二次实验的图象。分析两次实验的图像可知，水从85℃加热至刚沸腾时，所用时间不同。这是因为水沸腾时，发生了剧烈的 现象，导致烧杯中水的 减少。
（4）如图丙所示，小明换用养生壶（可显示水温，有多档位供选择）替代图甲装置，养生壶壶盖上有小孔，其作用是 ，用此养生壶进行实验的优点是 （说出一点）。类型
图例
短路式
单刀双掷式
并联式
三挡式
电路图
类型
低温（保温）档
高温（加热）档
短路式
S闭合、S1断开，R1、R2串联，R总=R1+R2，
S、S1都闭合，只有R2接入电路，R总=R2，
单刀双掷式
S接A端，R1、R2串联，
R总=R1+R2，
S接B端，只有R2接入电路，R总=R2，
并联式
S闭合、S1断开，只有R2接入电路，R总=R2，
S1都闭合，R1、R2并联，，
额定定压
12V
高温功率
36W
低温功率
20W
额定电压
220V
额定功率
高温挡
2200W
低温挡
1100W
XX牌电热水器
额定电压
220V
额定功率
高温档
___________
中温档
2200W
低温档
1210W
电源频率
50Hz
额定电压
220V
低温挡功率
中温挡功率
440W
高温挡功率
1100W
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
导线规格
导线横截面积S/mm2
0.5
1
1.5
2.5
安全载流量I/A
4
8
12
20
容积/L
1.5
额定电压/V
220
额定功率/W
1100
电烧杯容量
额定电压
慢档额定功率
快档额定功率
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