主題三 電與磁
微專題 6 家用電器多擋位計算（6-10 分）（原卷版）
目 錄
\l "bkmark2" \l "bkmark3" 2
\l "bkmark5" 考點一 家用電器多擋位計算 2
\l "bkmark7" \l "bkmark8" 4
\l "bkmark10" 題型一 多擋位電功率、電熱計算5
\l "bkmark12" 題型二 多擋位加熱效率計算 6
考點一 家用電器多擋位計算
一、家用電器多擋位
有些家用電器利用電流的熱效應(yīng)工作, 將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能, 用來加熱物體。有時需要不同的加熱功率, 因此大多數(shù)電器都設(shè)置的不同的加熱擋位。
1.明確家用電器的額定電壓為家庭電路電壓,即用電器用不同擋位加熱時,總電壓不變,
2.電路中總電阻大小變化, 加熱功率不同。通常情況, 擋位分為高溫擋、中溫擋、低溫擋(或加熱擋、 保溫擋),對應(yīng)的功率大小為P高 > P中 > P低 ( P加熱 > P保溫 )。
3.通常會涉及加熱效率, 其中總能量為消耗的電能 W電 = Pt , 有效利用的能量為水吸收的熱量
Q吸 = cmΔt , 則加熱效率為× 100% = × 100% 。
二、常見多擋位電路
分析擋位問題時, 由于電源電壓不變, 因此一般用進行分析更方便。
1.串聯(lián)短路型
高溫擋: 閉合開關(guān) S1 、S2 , R1 短路,只有 R2 接入電路, 電路的電功率為 。
低溫擋: 閉合開關(guān) S1 ,斷開開關(guān) S2 , R1 和 R2 串聯(lián), 電路的電功率為 。
2.并聯(lián)型
高溫擋: 閉合開關(guān) S1 、S2 , R1 和 R2 并聯(lián), 電路的電功率為
低溫擋: 閉合開關(guān) S1 ,斷開開關(guān) S2 ,只有 R1 接入電路, 電路的電功率為 。
3.雙擲開關(guān)型
高溫擋: 閉合開關(guān) S1 ,開關(guān) S2 接 1 時, R1 和 R2 并聯(lián), 電路的電功率為
中溫擋: 閉合開關(guān) S1 ,開關(guān) S2 接 2 時, R2 短路,只有 R1 在電路中, 電路的電功率為 。
低溫擋: 斷開開關(guān) S1 ,開關(guān) S2 接 2 時, R1 和 R2 串聯(lián), 電路的電功率為
1 . (2024.黑龍江綏化.中考真題) 一款電熱水龍頭的簡化電路如圖甲所示,表格是它銘牌上的參數(shù)。電源 電壓恒定不變, R1 和R2 為發(fā)熱電阻,當開關(guān) S 、S1 均閉合時,通電 20s 電熱水龍頭產(chǎn)生的熱量是 J。電阻R1 和R2 的阻值之比是 。
額定電壓
220V
額定功率
高溫擋
2200W
低溫擋
440W
2 . (2024.山東濰坊.中考真題) 中國茶文化源遠流長。圖示是一款智能煮茶機的簡化電路圖,電源電壓
U = 220V , R0 、R1 、R2 是阻值不變的電熱絲,用于ì加熱?或ì保溫? , R1 = 20.5Ω , R2 = 840Ω , S 為電源 開關(guān),通過溫控開關(guān)S1 可實現(xiàn)ì加熱?和ì保溫?狀態(tài)的切換,煮茶機的ì加熱?功率P加熱 = 800W , ì加熱?效率 η = 80% 。煮茶機會根據(jù)用戶選擇的茶品和所需茶水濃度不同進行智能工作, 其工作過程是首先將水ì加熱? 至100°C ,然后繼續(xù)以ì加熱?功率再進行相應(yīng)時間的ì煮茶加熱? ( ì煮茶加熱?時間如表格所示),最后自動 進入ì保溫?狀態(tài)。將 0.8L、初溫為 20°C 的水裝入煮茶機,水的比熱容c = 4.2 × 103 J/ (kg .°C) ,水的密度
r = 1.0 × 103 kg/m3 。
(1)求將水ì加熱?至100°C 過程中水吸收的熱量;
(2)求煮茶機的ì保溫?功率;
(3)若用戶選擇ì紅茶高濃度煮茶?,煮茶機經(jīng)過將水ì加熱?至100°C 、ì煮茶加熱?和ì保溫?狀態(tài),共工作 15min,求這個過程煮茶機消耗的電能。
茶品
低濃度ì煮茶加熱?時間
中濃度ì煮茶加熱?時間
高濃度ì煮茶加熱?時間
烏龍茶
2min
5min
10min
紅茶
1min
2min
5min
黑茶
2min
5min
7min
題型一多擋位電功率、電熱計算
1 . (24-25 九年級上.吉林四平.階段練習) 如圖甲所示的煎餅鍋具有高溫和低溫兩個擋位, 圖乙是其內(nèi)部簡 化電路圖。當開關(guān)S1 、S2 都閉合時處于 擋。若R1 = 50Ω , R2 = 250Ω ,則高溫擋和低溫擋的功率之比 為P高 : P低 = 。
2 . (2024.四川成都.中考真題) 小張想設(shè)計一個有ì低溫?、ì中溫?和ì高溫?三個擋位的電加熱器, 其電路圖
如圖所示,電源電壓為 220V , R1 、R2 是電熱絲,開關(guān) S 接觸相鄰的兩個觸點。她準備了三根電熱絲,
R1=242Ω,另外兩根電熱絲的阻值分別是 121Ω 和 242Ω , R2 應(yīng)該選取阻值為 Ω 的電熱絲。開關(guān) S 接 觸ì1? 、ì2?兩個觸點時,通電 1min,電流產(chǎn)生的熱量是 J。
3 . (24-25 九年級上.廣東江門.期中) 下表為一臺電烤箱的銘牌,其內(nèi)部簡化電路如圖所示, R1 和R2 均為 電熱絲。
××牌電烤箱
額定電壓
220V
額定功率
高溫擋
1100 W
低溫擋
440W
(1)電烤箱在高溫擋工作時的電流;
(2)電路中R1 的阻值;
(3)電烤箱在低溫擋正常工作時,電路中的R2 的阻值。
4 . (24-25 九年級上.北京.期中) 某品牌 4L 容量智能電飯鍋的簡化電路圖如圖所示, R1 、R2 是加熱電阻, 煮飯時把電飯鍋接入 220V 電源。已知電飯鍋處于加熱狀態(tài)時的電功率為 1100W;處于保溫狀態(tài)時通過, R1 的電流為 1A 。忽略溫度對電阻的影響,電源兩端電壓不變。請你:
(1)畫出電飯鍋處于加熱狀態(tài)時的等效電路圖;
(2)加熱狀態(tài)時通過 R1 的電流;
(3)加熱電阻 R2 的阻值;
(4)電飯鍋處于保溫狀態(tài)時加熱電阻 R2 消耗的電功率。
題型二多擋位加熱效率計算
5 . (2024.甘肅定西.模擬預(yù)測) 如圖甲所示, 這是小明家新買的一臺電熱足浴桶, 其簡化電路如圖乙所示。 當水溫達到設(shè)定溫度時,溫控開關(guān) S 可自動切換至保溫狀態(tài), R1 、R2 是發(fā)熱電阻,足浴桶的主要參數(shù)如下 表。請完成以下問題:
(1)電熱足浴桶在保溫狀態(tài)時,電路中的電流為多少?
(2)發(fā)熱電阻 R2 的阻值是多少?
(3)將初溫為 20℃的水加至最高水位線, 電熱足浴桶正常加熱可使水溫升高到 40℃, 已知電熱足浴桶的加熱 效率為 87.5%,則加熱時間是多少秒?[水的比熱容為 4.2×103J/(kg·℃) ,水的密度為 1×103kg/m3]
6 . (24-25 九年級上.云南保山.期中) 如圖甲所示為某款電熱水壺, 它的簡化電路原理圖如圖乙所示, 額定
額定電壓
最大水量
加熱功率
保溫功率
220V
5L
1000W
220W
電壓為 220V , S 為感溫開關(guān), 1 、2 是開關(guān)連接的觸點, R?和 R?為加熱電阻,且阻值保持不變,已知電熱水 壺加熱檔的額定功率為 1100W,電熱水壺保溫檔正常工作時的電流為 0.5A。某次將 1kg 初溫為 12℃的水 加熱到 100℃正常工作加熱了 7min。求:
(1)加熱檔正常工作時的電流;
(2)電阻 R?的阻值;
(3)電熱水壺加熱水的效率。
7 . (24-25 九年級上.山西臨汾.階段練習) 如圖甲所示的電水壺有加熱和保溫兩種功能, 圖乙是其內(nèi)部電路 的簡圖, 電源電壓為220V , R1、R2 均為加熱電阻, 通過旋轉(zhuǎn)旋鈕開關(guān)可以實現(xiàn)加熱和保溫兩種功能的切換。 電水壺加熱功率為880W ,保溫功率為44W ,若電水壺的加熱效率為80%,求:
(1)加熱電阻R1 的阻值;
(2)把1.1kg 的水從20℃ 加熱到100℃所需要的時間。
8 . (24-25 九年級上.廣西柳州.階段練習) 如圖甲所示是 3D 打印筆, 3D 打印筆通過加熱,擠出熱熔的塑 膠,然后在空氣中迅速冷卻,最后同化成穩(wěn)定的形狀。此打印筆有快、慢兩擋,其內(nèi)部簡化電路如圖乙所 示, R1 、R2 是相同的發(fā)熱電阻,單個發(fā)熱電阻的阻值與溫度的關(guān)系如圖丙所示。
(1)用快擋打印時的溫度為250℃,求其快擋打印的功率是多大?
(2)使用快擋打印 10min,可將 30g 的塑膠從 20℃加熱到250℃,在此過程中,塑膠吸收的熱量是多少? [塑 膠的比熱容為 2.2×103J/ (kg·℃) ]
(3)該 3D 打印筆快擋打印時的熱效率是多少?

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