中考物理專題復習專項突破八多擋位家用電器的相關計算(含解析)-試卷下載-教習網(wǎng)

例下面是某型號電飯鍋有“高溫擋”和“低溫擋”兩個擋位，其原理如圖甲所示：
例題圖
(1)若已知電阻R0＝44 Ω，R＝2 156 Ω，則當開關置于________(選填“1”或“2”)位置時為高溫擋，該電飯鍋高溫擋的功率是________W.
(2)某電飯鍋的電路原理圖如圖乙所示，閉合開關S，當S1________時，處于低溫擋，此時電飯鍋的功率為________．(用字母表示)
(3)該電飯鍋的二代產(chǎn)品可以實現(xiàn)“高溫”、“中溫”、“低溫”三擋加熱，電路原理圖如圖丙所示，開關S1________，開關S2閉合至________(選填“a”或“b”)時，電阻R1和電阻R2并聯(lián)，處于________(選填“高溫”“中溫”或“低溫”)擋，此時電飯鍋的功率P＝________．開關S1斷開、開關S2閉合至b端時，該二代電飯鍋處于________(選填“高溫”“中溫”或“低溫”)擋，此時電飯鍋的功率為________．電飯鍋處于中溫擋時，開關的閉合情況是：________________________________________________．
針對訓練
1. (2019臨沂)(10分)圖甲是小明家安裝的即熱式熱水器，其具有高、低溫兩擋加熱功能，低溫擋功率為5 500 W，內(nèi)部等效電路如圖乙所示，R1和R2是兩個電熱絲．某次小明用高溫擋淋浴時，水的初溫是20 ℃，淋浴頭的出水溫度為40 ℃，淋浴20 min共用水100 L．假設熱水器電熱絲正常工作且產(chǎn)生的熱量全部被水吸收[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]，求：
(1)電熱線R1的阻值．
(2)該熱水器高溫擋功率．
第1題圖
2. (2019本溪)(9分)圖甲是具有高溫、低溫兩擋的電熱飯盒，高溫擋電功率為242 W，簡化電路如圖乙所示，R1、R2均是發(fā)熱電阻，且R2的阻值是R1的4倍．求：
(1)R1和R2的阻值是多少？
(2)高溫擋加熱5 min，不計熱量損失，可以將1 kg飯菜升高的溫度是多少？[飯菜的比熱容取3×103 J/(kg·℃)]
(3)如果實際電壓是200 V，低溫擋工作時的實際功率是多少？
第2題圖
3. (2019鹽城)(9分)新型電飯鍋在煮飯時采用“高溫”和“低溫”兩種方式交替加熱，其內(nèi)部電路如圖所示，R1和R2均為電熱絲，S1是溫度自動控制開關．高、低溫擋的額定功率見下表．煮飯時，閉合開關S，電飯鍋正常工作30 min消耗的電能為0.44 kW·h.求：

第3題圖
(1)煮飯時通過R1的電流；
(2)電熱絲R2的電阻；
(3)30 min內(nèi)R2消耗的電能．
4. (2019甘肅省卷)(7分)某學校建了一個植物園，園內(nèi)有一個溫室大棚，大棚內(nèi)設計了模擬日光和自動調(diào)溫系統(tǒng)，對大棚進行照明、保溫和加熱．冬季白天有日光的時候，燈泡不亮；白天開啟該系統(tǒng)的保溫功能，晚上開啟該系統(tǒng)加熱功能．大棚照明調(diào)溫功能的原理電路圖如圖所示．已知電源電壓恒為220 V
R1和R2是兩個電熱絲(不考慮溫度對電阻的影響)，保溫時R1與R2的電功率之比為1∶3，R2＝30 Ω，L是標有“220 V 100 W”的燈泡．請解答下列問題：
(1)燈泡正常工作時的電阻多大？
(2)開啟加熱功能時開關S2處于________(選填“斷開”或“閉合”)狀態(tài)．
(3)若每天保溫狀態(tài)和加熱狀態(tài)各連續(xù)工作10 h，一天中電熱絲放出的熱量完全由該植物園自產(chǎn)的沼氣提供，其熱效率為50%，則每天需要完全燃燒多少立方米的沼氣？(已知熱值q沼氣＝1.8×107 J/m3)
第4題圖
5. (2019紹興)(10分)電加熱眼罩對緩解眼疲勞有一定效果．如圖甲是一款市場上的產(chǎn)品，小敏查閱使用說明書，其相關參數(shù)如下表乙．
(1)當該款眼罩還剩10%的電池容量時，在額定電壓下充電，充滿電至少需要多少時間？
eq \a\vs4\al(,,)

甲乙丙
第5題圖
(2)圖丙是小敏設計的可以手動調(diào)節(jié)高、中、低三擋加熱的電熱眼罩原理圖．電源電壓U恒為4.8伏，已知電熱絲R1阻值為4歐，電熱絲R2阻值為6歐，開關S3只接a或b.
①丙圖電路中S1閉合，S2斷開，S3接a時，加熱電路為________(選填“高”“中”或“低”)溫擋．
②中溫擋功率為多少瓦？
③高溫擋工作20分鐘，眼罩消耗的電能為多少焦？
6. (2019撫順)(9分)如圖甲所示是一款加熱杯，可以通過控制開關實現(xiàn)高、中、低三擋加熱，其簡化電路圖如圖乙所示．R1、R2、R3均為電熱絲，已知R1＝176 Ω，加熱杯的部分參數(shù)如下表．求：
(1)R2的阻值是多少？
(2)加熱杯的低溫擋功率是多少？
(3)若不計熱量損失，加熱杯使用高溫擋加熱，使1 L水從12 ℃升高到100 ℃，需要多長時間？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，ρ水＝1.0×103 kg/m3]
第6題圖

7. (2019重慶B卷)(8分)特高壓技術可以減小輸電過程中電能的損失．某發(fā)電站輸送的電功率為1.1×105 kW，輸電電壓為1 100 kV，經(jīng)變壓器降至220 V供家庭用戶使用．小明家中有一個標有“220 V 2 200 W”的即熱式水龍頭，其電阻為R0，他發(fā)現(xiàn)冬天使用時水溫較低，春秋兩季水溫較高，于是他增加兩個相同的發(fā)熱電阻R和兩個指示燈(指示燈電阻不計)改裝了電路，如圖所示，開關S1可以同時與a、b相連，或只與c相連，使其有高溫和低溫兩擋．求：
(1)通過特高壓輸電線的電流；
(2)改裝前，若水龍頭的熱效率為90%，正常加熱1分鐘提供的熱量；
(3)改裝后，水龍頭正常工作時高溫擋與低溫擋電功率之比為4∶1，請計算出高溫擋時的電功率．
第7題圖
8. (2019岳陽)(9分)一新款節(jié)能電燉鍋如圖甲，有關技術參數(shù)如表乙(設電燉鍋不同擋位的電阻和加熱效率均不變)．
甲

乙
第8題圖
(1)求電燉鍋在高溫擋正常工作時的電流(計算結果保留一位小數(shù))；
(2)在用電高峰期，關掉家里的其他用電器，只讓處于中溫擋狀態(tài)的電燉鍋工作，觀察到標有“1 800 r/(kW·h)”的電能表轉(zhuǎn)盤在121 s內(nèi)轉(zhuǎn)了20圈，求此時的實際電壓；
(3)電燉鍋正常工作時，用低溫擋和高溫擋分別給質(zhì)量相同的冷水加熱，待水溫達到50 ℃時開始計時，繪制的水溫隨時間變化的圖像如圖丙所示．結合所給信息，通過計算，分析比較用高溫擋還是用低溫擋更節(jié)能．
第8題圖丙
9. (2019江西)(8分)如圖甲所示，是小姬媽媽為寶寶準備的暖奶器及其內(nèi)部電路的結構示意圖和銘牌．暖奶器具有加熱、保溫雙重功能，當雙觸點開關連接觸點1和2時為關閉狀態(tài)，連接觸點2和3時為保溫狀態(tài)，連接觸點3和4時為加熱狀態(tài)．(溫馨提示：最適合寶寶飲用的牛奶溫度為40 ℃)
(1)求電阻R2的阻值；
(2)把400 g牛奶從20 ℃加熱到40 ℃，求牛奶所吸收的熱量[c牛奶＝4.0×103 J/(kg·℃)]；
(3)如圖乙所示，是暖奶器正常加熱和保溫過程中溫度隨時間變化的圖像，求暖奶器在加熱過程中的熱效率．(結果保留到小數(shù)點后一位)
eq \a\vs4\al()
甲

乙
第9題圖
10. (2019婁底)(12分)小明家某型號電熱加濕器的原理圖如圖甲．R1、R2都是發(fā)熱電阻，不考慮溫度對電阻的影響，且R2＝3R1；S為旋轉(zhuǎn)型開關，1、2、3、4為觸點，通過旋轉(zhuǎn)開關S可實現(xiàn)“關”、“低擋”、“高擋”之間的切換(低擋為小功率加熱，高擋為大功率加熱)，其部分技術參數(shù)如下表．
第10題圖甲
第10題圖乙
(1)開關處于圖示位置，電熱加濕器的狀態(tài)是________(選填“關”“低擋”或“高擋”)；
(2)求電熱加濕器中R1的阻值；
(3)某次使用加濕器在額定電壓下工作，加濕器注水倉中加注冷水已達到最大注水量，其工作 30 min的功率與時間圖像如圖乙所示，如果電阻R1在此次高擋加熱時產(chǎn)生的熱量全部被水吸收，可以使注水倉中冷水的溫度升高多少℃？[計算結果保留整數(shù)，水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃)]
(4)某一天，小明斷開家中其他所有用電器，只接通加濕器在低擋加熱，發(fā)現(xiàn)家中3 000 revs/(kW·h)的電能表轉(zhuǎn)盤在400 s內(nèi)轉(zhuǎn)了27圈，求此時電阻R2的實際功率是多少？
專項突破八多擋位家用電器的相關計算
典例剖析
例 (1)2 1 100 (2)斷開 eq \f(U2,R2) (3)閉合 a 高溫 eq \f(U2,R1)＋eq \f(U2,R2) 低溫 eq \f(U2,R1＋R2) 開關S1閉合、開關S2閉合至b端
針對訓練
1. 解：(1)由P＝eq \f(U2,R)得，電熱絲R1的電阻為：R1＝eq \f(U2,P低溫)＝eq \f(（220 V）2,5 500 W)＝8.8 Ω
(2)水的質(zhì)量為：m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×100×10－3m3＝100 kg
水吸收的熱量：Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(40 ℃－20 ℃)＝8.4×106 J
因為電熱絲產(chǎn)生的熱量被水全部吸收，所以：W＝ Q吸＝8.4×106 J
熱水器高溫擋功率為： P高溫＝eq \f(W,t)＝eq \f(8.4×106 J,20×60 s)＝7 000 W
2. 解：當開關接2時，R1接入電路，為高溫擋．
R1＝eq \f(U2,P)＝eq \f(（220 V）2,242 W)＝200 Ω
R2＝4R1＝4×200 Ω＝800 Ω
(2)高溫擋加熱5 min產(chǎn)生的電能：W＝P高溫t＝242 W×300 s＝7.26×104 J
熱量被飯菜全部吸收，即Q吸＝W＝7.26×104 J
飯菜升高的溫度：Δt＝eq \f(Q吸,cm)＝eq \f(7.26×104 J,3×103 J/（kg·℃）×1 kg)＝24.2 ℃
(3)當開關接1時，R1和R2串聯(lián)接入電路，為低溫擋．
R串＝R1＋R2＝200 Ω＋800 Ω＝1 000 Ω
此時電路中的電流：I＝eq \f(U實,R串)＝eq \f(200 V,1 000 Ω)＝0.2 A
低溫檔工作時的實際功率：P低溫＝I2R串＝(0.2 A)2×1 000 Ω＝40 W
3. 解：(1)當S、S1都閉合時是高溫擋，當只閉合S時是低溫擋，煮飯時通過R1的電流：I1＝eq \f(P低,U)＝eq \f(440 W,220 V)＝2 A
(2)電飯鍋正常工作時，R2的功率為：P2＝P－P1＝1 100 W－440 W＝660 W, 通過R2的電流I2＝eq \f(P2,U)＝eq \f(660 W,220 V)＝3 A，R2的電阻為R2＝eq \f(U,I2)＝eq \f(220 V,3 A)≈73.3 Ω
(3)因為煮飯時電飯鍋交替加熱，R1始終工作，R1正常工作30 min消耗的電能為W1＝P低t＝0.44 kW×0.5 h＝0.22 kW·h，則30 min內(nèi)R2消耗的電能為：W2＝W－W1＝0.44 kW·h－0.22 kW·h＝0.22 kW·h
4. 解：(1)由P＝UI＝eq \f(U2,R)可得，燈泡正常工作時的電阻為：RL＝eq \f(U2,P)＝eq \f(（220 V）2,100 W)＝484 Ω
(2)閉合【解析】當開關S2閉合時，電熱絲R1單獨工作，電路中電阻最小，由P＝eq \f(U2,R)可知，此時電路電功率最大，處于加熱狀態(tài)．
(3)由題知，當開關S2斷開時，R1、R2串聯(lián)，電路中電阻最大，由P＝eq \f(U2,R)可知，此時電路電功率最小，處于保溫狀態(tài)．因串聯(lián)電路中電流處處相等，由P＝I2R可知，兩個電熱絲的功率之比為eq \f(P1,P2)＝eq \f(I2R1,I2R2)＝eq \f(R1,R2)＝eq \f(1,3)，解得R1＝eq \f(1,3)R2＝eq \f(1,3)×30 Ω＝10 Ω
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以系統(tǒng)處于保溫狀態(tài)時，電熱絲10 h消耗的電能為：W保溫＝eq \f(U2,R總)t＝eq \f(U2,R1＋R2)t＝eq \f(（220 V）2,10 Ω＋30 Ω)×10×3 600 s＝4.356×107 J
系統(tǒng)處于加熱狀態(tài)時，開關S2閉合，電熱絲R2被短路．電熱絲R110 h消耗的電能為：
W加熱＝eq \f(U2,R1)t＝eq \f(（220 V）2,10 Ω)×10×3 600 s＝1.742 4×108 J
電路消耗的總電能為：W＝W保溫＋W加熱＝4.356×107 J＋1.742 4×108 J＝2.178×108 J
由η＝eq \f(W,Q放)×100%可得，沼氣完全燃燒釋放的熱量為：
Q放＝eq \f(W,η)＝eq \f(2.178×108 J,50%)＝4.356×108 J
由Q放＝Vq可得，每天需要完全燃燒沼氣的體積為：
V＝eq \f(Q放,q沼氣)＝eq \f(4.356×108 J,1.8×107 J/m3)＝24.2 m3
5. 解：(1)充滿電需要的時間：t＝eq \f(800 mAh×（1－10%）,500 mA)＝1.44 h
(2)①低【解析】根據(jù)圖示電路可知，電路中S1閉合，S2斷開，S3接a時，電阻R1、R2串聯(lián)，此時電路中電流最小，即加熱電路為低溫擋．
②當S1閉合，S2閉合，S3接a時電路為中溫擋
P1＝eq \f(U2,R1)＝eq \f(（4.8 V）2,4 Ω)＝5.76 W
③當S1閉合，S2閉合，S3接b時電路為高溫擋
R2的功率：P2＝eq \f(U2,R2)＝eq \f(（4.8 V）2,6 Ω)＝3.84 W
R1的功率：P1＝5.76 W
總功率：P＝P1＋P2＝5.76 W＋3.84 W＝9.6 W
消耗的總電能：W＝Pt＝9.6 W×20×60 s＝11 520 J
6. 解：(1)由P＝UI＝eq \f(U2,R)得，R3＝eq \f(U2,P高)＝eq \f(（220 V）2,1 100 W)＝44 Ω
當加熱杯處于中溫擋，R2和R3串聯(lián)
R總＝eq \f(U2,P中)＝eq \f(（220 V）2,440 W)＝110 Ω
R2的阻值R2＝R總－R3＝110 Ω－44 Ω＝66 Ω
(2)加熱杯處于低溫擋時，R1和R3串聯(lián)
R總′＝R1＋R3＝176 Ω＋44 Ω＝220 Ω
低溫擋的功率：P低＝eq \f(U2,R總′)＝eq \f(（220 V）2,220 Ω)＝220 W
(3)1 L＝1×10－3m3
由ρ＝eq \f(m,V)得水的質(zhì)量：m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×1×10－3m3＝1 kg
水吸收的熱量：Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃－12 ℃)＝3.696×105 J
由于沒有熱量損失，即W＝Q吸
由P＝eq \f(W,t)得需要的時間t＝eq \f(W吸,P高)＝eq \f(3.696×105 J,1 100 W)＝336 s
7. 解：(1)通過特高壓輸電線的電流：I＝eq \f(P,U)＝eq \f(1.1×105×103 W,1 100×103 V)＝100 A
(2)改裝前水龍頭1 min消耗的電能：
W＝P額t＝2 200 W×60 s＝1.32×105 J
由η＝eq \f(Q,W)×100%得，提供的熱量：
Q＝ηW＝90%×1.32×105 J＝1.188×105 J
(3)R0的阻值為：R0＝eq \f(U2,P額)＝eq \f(（220 V）2,2 200 W)＝22 Ω
改裝后：當S1接a、b，S2閉合時，R與R0并聯(lián)，處于高溫擋．
高溫擋的功率為：P高溫＝eq \f(U2,R)＋eq \f(U2,R0)①
當S1接c，S2閉合時，R與R0串聯(lián)，處于低溫擋．
低溫擋的功率為：P低溫＝eq \f(U2,R＋R0)②
因為P高∶P低＝4∶1
把U＝220 V，R0＝22 Ω代入①②解得：R＝22 Ω
改裝后的高溫擋的電功率為：P高溫＝eq \f(U2,R)＋eq \f(U2,R0)＝eq \f(（220 V）2,22 Ω)＋eq \f(（220 V）2,22 Ω)＝4 400 W
8. 解：(1)電燉鍋在高溫擋工作狀態(tài)時的電流：I＝eq \f(P高,U)＝eq \f(600 W,220 V)≈2.7 A
(2)【方法一】電燉鍋在中溫擋時的電路中的電阻：R中＝eq \f(U2,P中)＝eq \f(（220 V）2,400 W)＝121 Ω
電燉鍋消耗的電能：W中＝eq \f(20,1800)×3.6×106 J＝4×104 J或
W中＝eq \f(20 r,1800 r/（kW·h）)＝eq \f(1,90)kW·h＝4×104 J
U實＝eq \r(\f(WR中,t))＝eq \r(\f(4×104 J×121 Ω,121 s))＝200 V.
【方法二】電燉鍋消耗的電能：
R中＝eq \f(U2,P中)＝eq \f(（220 V）2,400 W)＝121 Ω.
W中＝eq \f(20,1 800)×3.6×106 J＝4×104 J.
電燉鍋實際功率：P實＝eq \f(W,t)＝eq \f(4×104 J,121 s)＝eq \f(4×104,121) W
電路實際電壓：U實＝eq \r(P實R)＝eq \r(\f(4×104,121)W×121 Ω)＝200 V
(3)【方法一】低溫檔：P1＝200 W t1＝9 min ΔT1＝58 ℃－50 ℃＝8 ℃
高溫擋：P2＝600 W t2＝6 min ΔT2＝70 ℃－50 ℃＝20 ℃
設水的質(zhì)量為m，比熱容為c.
低溫擋時效率η1＝eq \f(cmΔT1,P1t1)，高溫擋時效率η2＝eq \f(cmΔT2,P2t2)
即eq \f(η1,η2)＝eq \f(P2t2ΔT1,P1t1ΔT2)＝eq \f(600 W×6 min×8 ℃,200 W×9 min×20 ℃)＝eq \f(4,5)＜1
η1＜η2，高溫擋更節(jié)能
【方法二】低溫擋時消耗電能W1＝P1t1＝200 W×9×60 s＝1.08×105 J
水溫升高1 ℃消耗電能：W1′＝eq \f(1.08×105 J,8)＝1.35×104 J
高溫擋時消耗電能：W2＝P2t2＝600 W×6×60 s＝2.16 ×105 J
水溫升高1 ℃消耗電能：W2′＝eq \f(2.16×105 J,20)＝1.08×104 J
W1′＞W(wǎng)2′，高溫擋更節(jié)能
9. 解：(1)電路處于保溫狀態(tài)時，只有R1工作；處于加熱狀態(tài)時，R1與R2并聯(lián)工作，P2＝P加熱－P保溫＝220 W－20 W＝200 W
R2＝eq \f(U2,P2)＝eq \f(（220 V）2,200 W)＝242 Ω
(2)牛奶吸收的熱量：Q吸＝c牛奶m(t－t0)＝4.0×103 J/(kg·℃)×0.4 kg×(40 ℃－20 ℃)＝3.2×104 J
(3)由圖像可知，t1＝200 s
W＝Pt1＝220 W×200 s＝4.4×104 J
η＝eq \f(Q吸,W)×100%＝eq \f(3.2×10 4 J,4.4×104 J)×100%≈72.7%
10. (1)關解：(2)當開關處于2、3時，R1與R2串聯(lián)，電路的電阻最大，根據(jù)P＝eq \f(U2,R)可知，此時的功率較小，處于低擋，當開關處于3、4時，R2被短路，電路只有R1接入電路，電路的電阻最小，功率最大，處于高擋，則R1的阻值為R1＝eq \f(U2,P高)＝eq \f(（220 V）2,400 W)＝121 Ω
(3)由圖乙可知，電熱加濕器在高擋的工作時間為10 min，則R1通電10 min產(chǎn)生的熱量為Q放＝W高＝P高t＝400 W×10×60 s＝2.4×105 J，由于Q吸＝Q放，根據(jù)Q吸＝cmΔt可知，冷水升高的溫度為Δt＝eq \f(Q吸,c水m)＝eq \f(2.4×105 J,4.2×103 J/（kg·℃）×3 kg)≈19 ℃
(4)R2＝3R1＝363 Ω，當電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了27圈，則電熱加濕器在低擋工作時消耗的電能為W＝eq \f(27,3 000)×3.6×106 J＝3.24×104 J，由W＝Pt和P＝eq \f(U2,R)得，電熱加濕器的實際電壓為U實＝eq \r(\f(WR總,t))＝eq \r(\f(3.24×104 J×（121 Ω＋363 Ω）,400 s))＝198 V，由于R1∶R2＝1∶3，根據(jù)串聯(lián)分壓的原理可知，U實＝U1＋U2、U1∶U2＝1∶3，則U2＝148.5 V，根據(jù)P＝eq \f(U2,R)可知，R2的實際功率為P2實＝eq \f(Ueq \\al(2,2),R2)＝eq \f(（148.5 V）2,363 Ω)＝60.75 W
額定電壓
220 V
額定
功率
低溫擋
440 W
高溫擋
1 100 W
型號
***
額定充電電壓
4.8 V
充電電流
500 mA
電池容量
800 mAh
額定電壓
220 V
高溫擋功率
1 100 W
中溫擋功率
440 W
低溫擋功率
容量
1 L
額定電壓
電燉鍋擋位
額定功率/W
220 V
低溫
200
中溫
400
高溫
600
型號
LZJ620
額定電壓
220 V
加熱功率
220 W
保溫功率
20 W
額定電壓(V)
220
高擋發(fā)熱功率(W)
400
注水倉最大注水量(kg)
3

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