用电器多挡位电路的分析与计算

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电流 <m></m>
消耗电能/度
煮饭
198
3.6
0.297
保温
198
0.3
(2) 电阻 的阻值及保温时发热盘的功率是多少?
解:保温时的总电阻: , 的阻值: ,发热盘的功率: ;
(3) 小君认为电饭锅煮饭时实际功率比额定功率小,更省电.你是否赞同他的说法?说明你的理由.
解:不赞同,因为不计散失的热量,煮熟同一锅食物需要吸收的热量是一定的,所以实际功率较小时不会省电.
解: “ ”表示电路中每消耗 的电能,电能表的转盘转600转,则电能表转盘转10转消耗的电能: ;电烘箱高温挡的实际功率: ;根据 可知,电烘箱的实际电压: ,由此可知,晶晶的猜想是正确的.
4.(2022绍兴改编)图甲是某款电火锅内部简化电路图, 是旋钮开关, 是温控开关(当锅体温度达到设定值时自动断开,当锅体温度低于一定值时自动闭合), 是指示灯的分压电阻,不起到加热作用,发热管内部结构如图乙所示,滑片转动时只能与滑动触头接触,0挡为断开状态,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ挡是不同功率的挡位,电热丝被均分为四段接入电路,其他元件的电阻均忽略不计.
(2) 要使 在保温状态时的功率是加热状态时的 ,求 的值.
解:电饭锅加热状态时 的功率 ;电饭锅保温状态时 的功率 ;要使 在保温状态时的功率是加热状态时的 ,则 ,解得: ,则 ;在保温状态时, 两端的电压 ,根据欧姆定律可得, ; ,则: .
6.(2022合肥包河区质量检测)电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点,它具有加热和自动保温的功能,图甲是某品牌电压力锅的简化电路图, 是电源开关, 是单刀双掷的压力开关(自动转换加热与保温的状态),已知两个电热丝的电阻大小关系为 .电压力锅的额定电压为 ,额定加热功率 ,额定保温功率 .求:
命题点5 用电器多挡位电路的分析与计算(10年2考)
2023年中考物理
1. 由于电源电压不变(一般为家庭电路电压 ),解决挡位问题的关键是判断用电器工作电路电阻的大小,再根据公式 判断其功率的大小,然后确定其工作挡位.当用电器工作电路电阻最小时,其功率最大,此时用电器处于高温挡位或加热挡位;当用电器工作电路电阻最大时,其功率最小,此时用电器处于低温挡位或保温挡位.
(2) 求 的值;
解:根据 知, 、R2 两电阻之比: ;
<m></m> 牌电火锅
额定电压
<m></m>
额定功率
低温挡
<m></m>
中温挡
<m></m>
高温挡
<m></m>
(3)若家庭电路的电压是 , 某插座的额定电流是 , 用该插座仅给电火锅供电,从安全用电和加热快这两个角度综合考虑,应选择哪个挡位?说明理由.
1.中医是祖国医学文化的宝贵遗产.为了更好地控制煎中药时的火候,某厂家生产了如图甲所示的一款全自动电煎药壶,它有“加热”和“保温”两个挡,如图乙是其内部简化电路图,已知 <m></m> , <m></m> ,当 <m></m> 接1时,电热水壶处于______(选填“加热”或“保温”)挡,当 <m></m> 接2时,通电 <m></m> 产生的热量为________ <m>.
(4) 已知电火锅Ⅳ挡加热功率为 ,若电火锅在Ⅲ挡工作 ,求发热管消耗的电能.
解:已知电火锅Ⅳ挡加热功率为 ,则Ⅳ挡加热时的电阻: ,所以Ⅲ挡工作时的电阻: ,电火锅在Ⅲ挡工作5分钟消耗的电能:
5.(2018安徽22题7分)一般家用电饭锅工作时有两种状态,分别是煮饭过程中的加热状态和米饭煮熟后的保温状态.图示为该种电饭锅的电路原理图,图中 是一个电阻, 是加热用的电阻丝, 为电源电压( 和 的阻值不随温度变化).
(4) 已知电火锅Ⅳ挡加热功率为 ,若电火锅在Ⅲ挡工作 ,求发热管消耗的电能.
(1) 从0挡转到Ⅰ挡开始工作,温控开关 的状态是______(选填“断开”或“闭合”);
闭合
[解析] 因为当锅体温度达到设定值时温控开关自动断开,当锅体温度低于一定值时温控开关自动闭合,所以 从0挡转到Ⅰ挡刚开始工作,温度较低,温控开关 的状态为闭合;
第4题图
(1) 从0挡转到Ⅰ挡开始工作,温控开关 的状态是______(选填“断开”或“闭合”);
(2) 加热时,锅内水温逐渐升高,其中改变水的内能的方式是________;
(3) 图乙中,滑片顺时针转动,发热管的加热功率增大,Ⅳ挡时功率最大.则接线柱 <m></m> 、 <m></m> 、 <m></m> 中连入电路的应该是______;
保温
第1题图
2.如图是具有加热、保温两挡功能的电热杯垫的简化电路图, <m></m> 、 <m></m> 为阻值不变的加热元件, <m></m> 、 <m></m> ,工作电压为 <m></m> .电热杯垫在加热挡工作时的电功率为_____W.用电热杯垫将 <m></m> 的水温度升高 <m></m> ,该过程水吸收的热量是__________ <m></m> ,若电热杯垫的热效率为 <m></m> 则电热杯垫需要正常加热的时间是_____ <m></m>
(2)该电压力锅正常工作时的电功率与时间的关系图像如图乙所示.其中图乙中矩形网格面积表示什么物理量?并根据图乙计算该电压力锅在正常工作状态下,先加热 后保温 一共消耗多少千瓦·时的电能?
解:图乙中横坐标表示时间,纵坐标表示功率,根据 可知,图乙中矩形网格面积表示的物理量是:电压力锅加热状态工作 消耗的电能;电压力锅共消耗的电能: .
2. 常见用电器三种类型的多挡位电路
类型
电路图
低温挡
高温挡
串联型(短路式)
.
当 闭合、 断开时, 、 串联,工作电路电阻最大.此时处于低温状态,低温挡功率:
当 、 都闭合时, 被短路,工作电路电阻最小.此时处于加热状态,高温挡功率:
类型
电路图
低温挡
第2题图
命题点精准练
1.(2022安徽23题8分)图甲为某电火锅的铭牌,其内部简化电路如图乙所示, 、 为阻值一定的电热丝,且 .通过控制开关 、 的断开或闭合状态,可以让电火锅在不同挡位工作.
<m></m> 牌电火锅
额定电压
<m></m>
额定功率
低温挡
<m></m>
中温挡
<m></m>
第2题图
电压
电流
消保温
198
0.3
(1) 电阻 的阻值及煮饭时间是多少?
(2) 电阻 的阻值及保温时发热盘的功率是多少?
(3) 小君认为电饭锅煮饭时实际功率比额定功率小,更省电.你是否赞同他的说法?说明你的理由.
(1) 电阻 的阻值及煮饭时间是多少?
(2) 加热电阻 的阻值;
解:当只闭合 时, 、 串联,处于低温挡,此时电路的总电阻: ;根据串联电路的电阻关系可知,发热电阻 的阻值: ;
(1) 低温挡正常工作时,电路中的电流;
解:低温挡工作时电路中的电流: ;
(3) 有一次,晶晶同学发现,电烘箱内温度比正常工作时低,她猜想可能是因为其工作时实际电压偏低所致.于是,她关闭家里其他用电器,只让电烘箱以高温挡工作、发现在1分钟内电能表的转盘转了10转.电能表的铭牌如图乙所示,通过计算判断,晶晶同学的猜想是否正确.(不考虑电阻值随温度的变化)
第6题图
(1)请利用所学的物理知识分析判断:当电源开关 <m></m> 闭合时,压力开关 <m></m> 与触点___接通(选填“ <m></m> ”或“ <m></m> ”)时电压力锅处于保温状态,并计算保温状态下保温电热丝的阻值大小;
[解析] 由 ,根据 可知,电源开关 闭合,当 与触点 接触时, 单独接入电路,电压力锅处于加热状态;当 与触点 接触时, 单独接入电路,电压力锅处于保温状态;故保温状态下,电热丝 的阻值:</m> ;
(2)加热时,锅内水温逐渐升高,其中改变水的内能的方式是________;
热传递
(3)图乙中,滑片顺时针转动,发热管的加热功率增大,Ⅳ挡时功率最大.则接线柱 <m></m> 、 <m></m> 、 <m></m> 中连入电路的应该是______;

[解析] 图乙中,滑片顺时针转动,发热管的加热功率增大,Ⅳ挡时功率最大.由 可知,在Ⅳ挡时连入电路的阻值最小,则应将 、 连入电路;
高温挡
<m></m>

(1) 电火锅在低温挡工作时,开关 、 分别处于什么状态?
(2) 求 的值;
(3) 若家庭电路的电压是 , 某插座的额定电流是 , 用该插座仅给电火锅供电,从安全用电和加热快这两个角度综合考虑,应选择哪个挡位?说明理由.
(1) 电火锅在低温挡工作时,开关 、 分别处于什么状态?
解:由电路图知,只闭合开关 时,只有电阻 接入电路;只闭合开关 </m> 时,只有电阻 接入电路;闭合开关 、 时两电阻并联,由于并联电路的总电阻小于任何分电阻且 ,根据 知,只闭合开关 时电路总电阻最大,电火锅处于低温挡;只闭合开关 时电路总电阻较大,电火锅处于中温挡;闭合开关 、 时总电阻最小,电火锅处于高温挡;
解:由图乙可知,当开关 、 都闭合时, 被短路,只有 接入电路中;当开关 闭合、 断开时, 和 串联接入电路中.根据 知,当开关 、 都闭合时,为煮饭挡;当开关 闭合、 断开时,为保温挡. 的阻值: ;煮饭时消耗的电能: ,根据 可知,煮饭的时间: ;
电压 <m></m>
当 拨到 点时, 断路,工作电路电阻最小.此时处于加热状态,高温挡功率:
续表
3. 电热转化效率相关计算电热器是根据电流的热效应来工作的,工作时把电能主要转化为内能(表现为热量).加热时消耗的电能: ,保温时消耗的电能: ;被加热物体吸收的热量: ;电热器的加热效率: .
【即时练习】
高温挡
并联型
.
当 闭合、 断开时, 断路,工作电路电阻最大.此时处于低温状态,低温挡功率:
当 、 都闭合时, 、 并联,工作电路电阻最小.此时处于加热状态,高温挡功率:
续表
类型
电路图
低温挡
高温挡
多触点开关型
.
当 拨到 点时, 、 串联,工作电路电阻最大.此时处于低温状态,低温挡功率:
解:插座的额定功率: ,由于 ,所以从安全用电和加热快这两个角度综合考虑,电火锅应选择中温挡加热.
<m></m> 牌电火锅
额定电压
<m></m>
额定功率
低温挡
<m></m>
中温挡
<m></m>
高温挡
<m></m>
2.(2022宜昌改编)小君为了知道家中电饭锅的耗电情况,将电饭锅接入图甲所示的功率计量插座,测量其工作时的电压、电流和消耗的电能.已知电饭锅的额定电压为 ,其内部简化电路如图乙所示, 为温控开关,盛有米和水的锅放在发热盘 上,限流电阻 的发热不能被利用.某次测量得到煮饭和保温的数据如下表所示,不计温度对电阻的影响和散失的热量.
第5题图
(1) 请分析论证:当开关 闭合时,电饭锅处于加热状态;
(2) 要使 在保温状态时的功率是加热状态时的 ,求 的值.
(1) 请分析论证:当开关 闭合时,电饭锅处于加热状态;
解:当开关 断开时电路的总电阻为 ,当开关 闭合时,电路的电阻为 ,电源电压不变,根据 可知,电阻越小,功率越大,所以当开关 闭合时功率最大,为加热状态;
3.(2022邵阳)如图甲所示,是某种具有高、低温两挡的电烘箱内部的简化电路图,它的加热电阻是 和 ,额定电压是 , 的电阻为 ,当闭合 、断开 时为低温挡,电烘箱低温挡的额定功率为 .求:
第3题图
(1) 低温挡正常工作时,电路中的电流;
(2) 加热电阻 的阻值;
(3) 有一次,晶晶同学发现,电烘箱内温度比正常工作时低,她猜想可能是因为其工作时实际电压偏低所致.于是,她关闭家里其他用电器,只让电烘箱以高温挡工作、发现在1分钟内电能表的转盘转了10转.电能表的铭牌如图乙所示,通过计算判断,晶晶同学的猜想是否正确.(不考虑电阻值随温度的变化)
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