人教版九年级物理期末专题训练多挡位电热器电路计算

专题训练多挡位电热器电路计算1. (2019南充)如图是电热饮水机电路原理图，已知R1＝100 Ω，R2＝20 Ω，当开关S1、S2闭合时，饮水机处于________状态(选填“保温”或“加热”)，饮水机的保温功率与加热功率之比为________．第1题图2. (2019安顺)如图所示为电热水器的简化电路，它有加热和保温功能．R1和R2是两根电热丝，S为温控开关，1、2为开关的两个触点，当水温低于某个下限温度或高于某个上限温度时，S在两个触点间自动切换，使水温维持在设定的范围．已知热水器的加热功率为400 W，保温功率为100 W(忽略温度对电阻的影响)，则电路中R2＝________Ω.在使用过程中，若热水器连续工作10 min消耗电能 1.2×105J，此过程中热水器的保温工作时间是________s.第2题图3. (2018天水)某电饭锅内部电加热器原理电路如图所示，它有烧煮和保温两挡．开关S 断开时，电饭锅处于________挡；已知R1＝605 Ω，电饭锅烧煮时的功率是保温时的11倍，则R2＝________Ω；该电饭锅烧煮20 min，保温10 min总共产生的电热是________J．(不计热量损失)第3题图4. (2018枣庄)如图所示，是某种电热器的电路图，电源电压220 V，R1、R2的阻值分别为11 Ω、22 Ω，通过旋转扇形开关S，接触不同触点，实现高、中、低三个挡位的转换．电热器在低温挡工作时的电功率是________W，在高温挡工作1 min产生的热量是________J.第4题图5. (2019齐齐哈尔)如图甲是文文同学家新买的一台冷暖空调扇，其内部简化电路如图乙所示，R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为110 Ω，是电动机．开关S1闭合后，当S2接1、2时吹冷风；当S2接2、3时吹温风；当S2接3、4时吹热风，此时空调扇的总功率为1 100 W．已知：电源电压为220 V, c冰＝2.1×103 J/(kg·℃)．求：(1)吹冷风时，在空调扇内加入冰袋会使吹出的风温度变低．若冰袋内冰的质量为1 kg，温度从－16 ℃升高到－6 ℃时，冰从周围吸收的热量是多少？(2)吹冷风时，电动机正常工作1 h消耗的电能为0.11 kW·h，此时通过电动机的电流是多少？(3)吹热风时，R2的电阻是多少？6. (2019龙东)如图甲为家用电热饮水机，图乙为它的电路原理图，下表为它的铭牌数据．水桶容量20 L(1)当S1闭合，S2(选填“加热”或“保温”)，此时电路中的电流是多大？(2)饮水机正常工作时，将热水箱中的水从20 ℃加热到90 ℃.求：水吸收的热量是多少？[水的比热容4.2×103 J/(kg·℃)](3)电热饮水机正常工作时加热效率为80%.求：将热水箱中的水从20 ℃加热到90 ℃的时间为多少秒？7. (2019葫芦岛)图甲是一款电煮壶，为了保留药膳的营养，可以把被加热的药膳放到炖盅里加热．图乙是其简化的电路图，R1、R2均为发热电阻，且R1＝R2.电煮壶有加热和保温两个挡．加热挡的功率为1 000 W．求：(1)电煮壶保温挡的功率．(2)炖盅内0.5 kg的药膳温度升高了80 ℃，药膳吸收的热量．[c药膳＝4×103 J/(kg·℃)](3)电煮壶在加热挡正常工作600 s，壶中的水和药膳总共吸收了4.8×105J的热量．则电煮壶的加热效率是多少？8. (2019岳阳)一新款节能电炖锅如图甲，有关技术参数如表所示(设电炖锅不同挡位的电阻和加热效率均不变)．甲乙(1)(2)在用电高峰期，关掉家里的其他用电器，只让处于中温挡状态的电炖锅工作，观察到标有“1 800 r/(kW·h)”的电能表转盘在121 s内转了20圈，求此时的实际电压；(3)电炖锅正常工作时，用低温挡和高温挡分别给质量相同的冷水加热，待水温达到50 ℃时开始计时，绘制的水温随时间变化的图像如图乙所示．结合所给信息，通过计算，分析比较用高温挡还是用低温挡更节能．9. (2019威海)火锅是人们比较喜欢的一种饮食方式．如图为小明家使用的一款电火锅工作电路的原理图．它有高、中、低三个加热挡位，旋钮开关可以分别置于“0和1”、“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱．正常工作时，低温挡功率为高温挡功率的15，R 1为242 Ω，R 2为60.5 Ω.(忽略温度对电阻的影响)(1) 请指出开关置于什么接线柱时，火锅处于低温挡？(2)R 3的阻值是多少欧姆？电火锅处于低温挡正常工作时，在1分钟内产生的热量是多少焦耳？(3)小明关闭家中的其他用电器，只让电火锅独立工作，用高温挡加热汤液2分钟，电能表的表盘转了81转，请通过计算判断此时电火锅是否正常工作？[电能表的铭牌上标有3 000 r/(kW·h)]参考答案1. 加热 1∶6 【解析】当开关S 1、S 2闭合时，R 2接入电路，R 1短路，由电功率公式P ＝U 2R 可知，此时功率最大，饮水机处于加热状态；当S 1闭合，S 2断开时，R 1和R 2串联，电路中电阻最大，由P ＝U 2R可知，此时电功率最小，饮水机处于保温状态，保温状态时功率为P 保温＝U 2R 1＋R 2，加热功率为P 加热＝U 2R 2，保温功率与加热功率之比为P 保温P 加热＝U 2R 1＋R 2U 2R 2＝R 2R 1＋R 2＝20 Ω100 Ω＋20 Ω＝16.2. 363 400 【解析】由电路图可知，开关与触点1连通时，电路为R 1的简单电路，电热水器处于加热状态，由P ＝U 2R 可得，R 1＝U 2P 加热＝（220 V ）2400 W ＝121 Ω；开关与触点2连通时，R 1与R 2串联，电热水器处于保温状态，电路的总电阻R ＝U 2P 保温＝（220 V ）2100 W ＝484 Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以R 2＝R －R 1＝484 Ω－121 Ω＝363 Ω；热水器10 min 消耗电能1.2×105 J ，由于电热水器先加热后保温，设加热时间为t 1，则保温时间为600 s －t 1，则有W ＝P 加热t 1＋P 保温(600 s －t 1)，即1.2×105 J ＝400 W×t 1＋100 W×(600 s －t 1)，解得加热时间t 1＝200 s ，保温时间t 保温＝600 s －200 s ＝400 s.3. 保温 60.5 1.104×106 【解析】由图可知，当开关S 断开时，电饭锅处于保温挡；因电路中总功率等于各用电器功率之和，且烧煮时的功率是保温时的11倍， 所以，两电热丝的功率之比：P 1P 2＝P 保温P 烧煮－P 保温＝P 保温11P 保温－P 保温＝110， 由P ＝UI ＝U 2R可得，两电热丝的阻值之比：R 1R 2＝U 2P 1U 2P 2＝P 2P 1＝101， 则R 2＝110R 1＝110×605 Ω＝60.5 Ω；P 保温＝U 2R 1＝（220 V ）2605 Ω＝80 W ，P 烧煮＝11P 保温＝880 W ，电饭锅烧煮20 min 的电能W 1＝P 烧煮t 1＝880 W×20×60 s ＝1.056×106 J ，W 2＝P 保温t 2＝80 W×10×60 s ＝4.8×104 J ，W 总＝1.056×106 J ＋4.8×104 J ＝1.104×106 J.4. 2 200 3.96×105 【解析】扇形开关接触b 、c 两点时，只有R 2接入电路中，此时为低温挡，P 低＝U 2R 2＝（220 V ）222 Ω＝2 200 W ；扇形开关接触c 、d 两点时，R 1、R 2并联，此时为高温挡，则P 高＝U 2R 1＋U 2R 2＝（220 V ）211 Ω＋（220 V ）222 Ω＝6 600 W ；1 min 产生的热量即消耗的电能为W ＝P 高t ＝6 600 W×60 s ＝3.96×105 J.5. 解：(1)冰上升的温度Δt ＝－6 ℃－(－16 ℃)＝10 ℃冰吸收的热量Q 吸＝c 冰m Δt ＝2.1×103 J/(kg·℃)×1 kg×10 ℃＝2.1×104 J(2)吹冷风时，电动机的功率P 冷＝W t ＝0.11 kW·h 1 h＝0.11 kW ＝110 W 通过电动机的电流I ＝P 冷U ＝110 W 220 V＝0.5 A (3)吹热风时，R 1的功率P 1＝U 2R 1＝（220 V ）2110 Ω＝440 W 电阻R 2的功率P 2＝P 总－P 冷－P 1＝1 100 W －110 W －440 W ＝550 WR 2的阻值R 2＝U 2P 2＝（220 V ）2550 W＝88 Ω 6. 解：(1)①保温②S 1闭合、S 2断开，电路为R 1与R 2的一个串联电路，由P ＝UI 得， I ＝P U ＝44 W 220 V＝0.2 A(2)水吸收的热量Q ＝c 水m Δt ＝c 水V ρ水Δt ＝4.2×103 J/(kg·℃)×10－3 m 3×1.0×103 kg/m 3×(90 ℃－20 ℃)＝2.94×105 J(3)电热饮水机正常工作将热水箱中的水从20 ℃加热到90 ℃消耗的电能W ＝Q η＝2.94×105 J 80%＝3.675×105 J 则加热所用时间t ＝W P ＝3.675×105 J 400 W＝918.75 s 7. 解：(1)当开关S 闭合，旋钮开关接2时，电路为R 2的简单电路，电煮壶处于加热状态，由P ＝U 2R 得：R 2＝U 2P 加热＝（220 V ）21 000 W ＝48.4 Ω 开关S 闭合，旋钮开关接1时，电阻R 1、R 2串联，电煮壶处于保温状态， R 总＝R 1＋R 2＝48.4 Ω＋48.4 Ω＝96.8 Ω由P ＝U 2R 得：P 保＝U 2R 总＝（220 V ）296.8 Ω＝500 W (2)药膳吸收的热量：Q 吸＝c 药膳m Δt ＝4×103 J/(kg·℃)×0.5 kg ×80 ℃＝1.6×105 J(3)在加热挡正常工作600 s ，消耗的电能W 电＝P 加热t ＝1 000 W ×600 s ＝6×105 J电煮壶的加热效率是η＝Q 吸′W 总×100%＝4.8×105 J 6×105 J×100%＝80% 8. 解：(1)高温挡正常工作电流：I ＝P U ＝600 W 220 V≈2.7 A (2)【方法一】电炖锅在中温挡时的电路中的电阻：R 中＝U 2P 中＝（220 V ）2400 W ＝121 Ω 电炖锅消耗的电能：W 中＝201 800×3.6×106 J ＝4×104 JU 实＝WR 中t ＝4×104 J ×121 Ω121 s＝200 V 【方法二】电炖锅消耗的电能：R rp ＝U 2P 中＝（220 V ）2400 W ＝121 Ω W 中＝201 800×3.6×106 J ＝4×104 J 电炖锅实际功率：P 实＝W t ＝4×104 J 121 s ＝4×104121W 电路实际电压：U 实＝P 实R ＝4×104121W ×121 Ω＝200 V (3)【方法一】低温挡：P 1＝200 W t 1＝9 min ΔT 1＝58 ℃－50 ℃＝8 ℃ 高温挡：P 2＝600 W t 2＝6 min ΔT 2＝70 ℃－50 ℃＝20 ℃ 设水的质量为m ，比热容为c .低温挡时效率η1＝cm ΔT 1P 1t 1，高温挡时效率η2＝cm ΔT 2P 2t 2即η1η2＝P 2t 2ΔT 1P 1t 1ΔT 2＝600 W ×6 min ×8 ℃200 W ×9 min ×20 ℃＝45＜1 η1＜η2，高温挡更节能【方法二】低温挡时消耗电能W 1＝P 1t 1＝200 W ×9×60 s ＝1.08×105 J水温升高1 ℃消耗电能：W 1′＝1.08×105 J 8＝1.35×104 J 高温挡时消耗电能：W 2＝P 2t 2＝600 W ×6×60 s ＝2.16 ×105 J水温升高1 ℃消耗电能：W 2′＝2.16×105 J 20＝1.08×104 J W 1′＞W 2′，高温挡更节能9. 解：(1)当旋钮开关置于1和2接线柱时，电阻R 2、R 3串联，电路中电阻最大，由P ＝U 2R可知，电功率最小，火锅处于低温挡 (2)当旋钮开关置于3和4接线柱时，电阻R 1和R 2并联，此时电路电阻最小，根据公式P ＝ U 2R 可知，此时电路功率最大，处于高温挡．则R 1和R 2的功率分别为P 1＝U 2R 1＝（220 V ）2242 Ω＝200 W ；P 2＝ U 2R 2＝（220 V ）260.5 Ω＝800 W ；此时高温挡的功率为P 高温＝ P 1＋ P 2＝200 W ＋800 W ＝1 000 W所以P 低温＝ 15 P 高温＝15×1 000 W ＝200 W ，所以低温挡时电路中的总电阻为R ＝U 2P 低温＝（220 V ）2200 W＝242 Ω，所以R 3＝R －R 2＝242 Ω－60.5 Ω＝181.5 Ω， 电火锅处于低温挡1 min产生的热量Q 低温＝W 低温＝P 低温t ＝200 W ×60 s ＝12 000 J(3)高温挡加热2 min 电火锅实际消耗的电能为W 高温＝n N ＝81 r 3 000 r/（kW·h ）＝0.027 kW·h ，t ＝2 min ＝130 h 此时火锅处于高温挡的实际功率为P 实＝W t ＝0.027 kW·h 130 h ＝0.81 kW ＝810 W 因P 实＜1 000 W ，故此时电火锅不是正常工作。