电热器多档位问题(王涛)
中考物理《电加热器多档位功率问题》教学设计
2.视频:播放家庭电饭锅的加热、保温工作状态;电烤炉低温、高温功率工作状态。
3.电加热器多档位功率如何实现?电加热器多档位功率的原理是什么?
(1)电路图展示,画出开关在不同状态时电路的等效电路图,分析各状态是什么档位。
(2)分析总结:
电加热器多档位功率原理:
串联:接一个电阻是加热档,两电阻串联是保温档
电路连接
并联:接一个电阻是保温档,两电阻并联是加热档
(二).电加热器多档位功率有关计算:
例1.图所示为某电烤箱的铭牌,图虚线内所示是电烤箱内部的简化电路图。R1和R2均为电热丝,电烤箱开关接1时是低温档,接2时是高温档。求:
(1)电路中R1和R2的阻值。
(2)如果实际电压只有200V,则电烤箱在高温档工作10分钟所消耗的电能是多少。(最后结果保留整数)
例2.某款家用蒸汽挂烫机(图甲)的工作原理如图乙所示,R1、R2为阻值相同的发热电阻,1、2、3、4为触点,S2为旋转开关,实现关、低档、高档的转换,其高档时的额定功率为1000W。使用时,水箱中一部分水通过进水阀门进入电热杯受热至沸腾,产生的水蒸气通过蒸汽软管从蒸汽喷头喷出,从而熨烫衣服。请解答:
课题名称
练习课:电加热器多档位功率问题
教学目标
知识与技能
知道电压不变时,总功率与电阻的关系,理解多档功率原理,会进行有关计算。
过程与方法
通过对电路不同连接方式总电阻分析,熟悉对电热电阻、保温度电阻计算。
情感态度与价值观
体会物理知识在生活中的应用,有用知识解决生活问题的意识。
教学重点
电加热器多档位功率的原理
(1)发热电阻R1的阻值。
(2)将电热杯内0.2kg、20℃的水加热到100℃需要的最短时间是多少?[设无热损失,c水=4.2×103J/(kg•℃)]
中考复习电功率应用 加热器多档位问题
电热器多挡位问题类型1串联电路中的多挡位问题1.图是某简易电加热器的电路图。
电源电压为36 V保持不变,R1、R2是发热电阻丝,R2的阻值是42 Ω,滑动变阻器的最大阻值是12 Ω。
开关S接“1”时为高温挡、接“2”时为低温挡,且每个挡内的温度是可调的。
试求:(1)开关S接“1”时,变阻器的滑片在a端,R1的电功率是72 W,R1的阻值是多少。
(2)开关S接“2”时,变阻器的滑片在a端,电路中的电流是多少。
(3)开关S接“1”时,变阻器的滑片在b端,R1的电功率是多少。
2.家庭电路中某电热锅的额定电压是220 V,加热状态的额定功率是1210 W,简化电路如图所示,S1为温控开关,发热电阻R1与R2的阻值恒定,电阻R2在保温状态与加热状态时的功率之比为4∶25。
(1)求电阻R1和R2的阻值。
(2)在用电高峰期,家中只有电热锅和液晶电视机工作时,电热锅的实际功率为1000 W(始终处于加热状态),电视机的实际功率为200 W,计算这时通过液晶电视机的电流。
(1)当开关S闭合时,电烤箱处于高温挡还是低温挡?(2)电烤箱在高温挡正常工作30min所消耗的电能是多少?(3)假设在用电高峰时,家庭电路实际电压为200V,电烤箱在高温挡的实际功率是多少?(计算结果保留两位小数)类型2并联电路中的多挡位问题1、在综合实践活动中,小明设计了一种电热饮水机电路,如图甲所示,R1和R2均为电热丝,S2是自动控制开关,可实现“低挡”“高挡”之间的转换,饮水机工作时功率随时间的关系图像如图乙所示。
求:(1)30 min内电路消耗的总电能。
(2)饮水机工作时,通过电阻R1的电流。
(3)电阻R2的阻值。
2、小明家买了一台电烤箱,有低、中、高三个挡位的发热功率,如图所示是其内部简化电路图,开关S1可分别与触点a、b接触。
(已知R1=48.4 Ω,R2=96.8 Ω,且电源电压保持不变)(1)当开关S1置于b端、S2断开时,电路的连接方式是________联。
154专题多挡位问题的分析及计算(原卷版)
苏科版九年级下册第十五章《电功和电热》 15.4专题 多挡位问题的分析及计算【知识梳理】1.电热器电路高低挡位的判断电热器电路中根据电阻的不同组合,可以实现几个不同功率工作状态的切换。
每一个工作状态称为一个挡位。
因此,挡位根据电功率的高低来区分的,功率越高,单位时间发热越多,被加热物体温度就越高,挡位就越高。
功率、挡位的对应关系如下表。
1212R 1单独工作(图甲),R 2单独工作(图乙),R 1、R 2串联工作(图丙),R 1、R 2并联工作(图丁) (1)电阻总电阻的判断因为串联电路总电阻大于其中任何一个电阻,并联电路总电阻小于其中任何一个支路电阻,所以12R R R R 并串>>>。
(2)电路总功率的判断①用公式2U P R判断,电源电压一定时,电路总电阻越小,功率越大,挡位越高。
②用公式P =UI 判断,电源电压一定时,电路总电阻越小,总电流越大,功率越大,挡位越高。
(3)挡位的判断①R 1、R 2并联工作(图丁)电阻最小,功率最大,所以是高温挡; ②R 2单独工作(图乙)电阻比并联电阻大,功率稍小,所以是中高温挡; ③R 1单独工作(图甲)电阻比R 2单独工作电阻大,功率更小,所以中低温挡; ④R 1、R 2串联工作(图丙)电阻最大,功率最小,所以是低温挡。
注意:以上挡位的命名是根据四种情况都存在而言的。
而对于给定的电路,可能存在上述情况中两到三种,比如某电路存在①②③三种情况,那么②就叫中温挡,③就叫低温挡;另一电路存在②③④三种情况,②就叫高温挡,③就叫中温挡;还有一电路只存在③④两种情况,③就叫高温挡,④就叫低温挡了。
所以具体的挡位命名需根据题目信息确定,只需根据功率的高低排序和题目中挡位对应起来就行了。
2.常见的高低温挡电路举例(1)串联电路(R1>R2)121212作时通过自身的电流不相同,计算时不要张冠李戴。
(2)并联电路(R1>R2)挡位开关组合电路状态12121212在哪个挡位工作,通过自身的电流都不变。
电热器多档问题(一)
专题:多档位电热问题分析各电路能实现几档?1、在下图电路中R 1>R 2,电源电压相同且恒定。
四电路总功率P 甲、P 乙、P 丙、P 丁由大到小的顺序是 。
2、(串联型)如图所示是家用电饭煲的电路图,R 1 、R 2是电热丝, “煮饭” 时功率是605W ,水迅速被加热,达到预定温度后,S 由温控开关自动控制切换到“保温”状态,功率是88W 。
(1)开关 时是“煮饭”档 (填“闭合”或“断开”)。
(2)若所煮食物吸收的热量是电饭煲消耗电能的80% ,当正常煮饭15min 食物吸收热量Q 是多少?(3)求R 2的电阻。
3、(串联型)某中学为解决同学们的饮水问题,新购置了一批台式饮水机,其铭牌如下表所示,图是饮水机的电路图,S 是用感温材料制造的温控开关,R 1是电阻,R 2是供加热的电阻丝,分析电路图可知,当S 接通时,饮水机处于加热状态,当S 断开时,处于保温状态。
(1)在加热状态下饮水机正常工作时的电流是多大?(2)正常工作时该饮水机将热水罐中0.6千克,18℃的水加热到93℃,用时6min ,用这些数据及题目中的信息,计算热水罐中的水吸收热量和该饮水机加热状态时的效率?4、(并联型)下面的图表是从某台电热饮水机的说明书上收集到的信息。
经分析得知,电热饮水机有加热和保温两种工作状态,当S 闭合、S 0断开时,饮水机处于保温状态,当S 、S 0同时闭合时,饮水机处于加热状态,求:(1)电热饮水机在保温状态下正常工作时的电流。
(计算结果保留两位小数) (2)电热饮水机保温2h 产生的热量? (3)电阻R 1的阻值。
5、(并联型)下图是一家用电吹风的主要技术参数和简化电路图,请你仔细观察,然后解决下列问题:(6分)(1)电吹风吹冷风时,开关旋至 处。
(2)电吹风吹冷风5min 消耗的电能是多少?(3)电吹风正常工作时,通过电吹风插头处的最大电流是多少?。
多档位电热器的档位分析及计算
技法点拨多档位电热器的档位分析及计算■王春生摘要:多档位电热器的计算是电学问题的难点,是集电热、电功、电功率的综合性计算,档位分析尤为重要。
这就要求教师抓住电路的本质规律,掌握多档位电热器的档位分析技巧,从而有效地解决问题,提高学生的物理综合水平。
关键词:多档位电热器;电学计算;档位分析多档位电热器问题属于电学中的串、并联电路问题,是电学问题的重点和难点,通常也是中考必考内容。
我们如何判断多档位电热器的不同档位呢?通常家用多档位电热器内部有两个或多个电阻,通过改变开关状态,改变电路的总电阻,从而改变电热器消耗的电功率,达到改变工作效果的目的。
由于家庭电路中电源电压不变(220V ),由公式P =UI =U 2/R 可知:要判断多档位电热器的不同档位,关键是确定电路在不同工作状态下的总电阻大小。
若总电阻R 总较小,则电功率P 较大,为高温档;若总电阻R 总较大,则电功率P 较小,为低温档。
例1.(2019年黄冈一模)如图所示,某型号的电饭锅有两个档位,分别是高温烧煮和保温焖饭档,其原理如图乙所示(虚线框内为电饭锅的发热部位),已知R 1=44Ω。
(1)开关S 置于____档(选填“1”或“2”)时是高温烧煮档,它的功率是多大?(2)电饭锅在高温烧煮档正常工作8min 产生的热量是多少?(3)若此电饭锅保温焖饭档的功率是高温烧煮档功率的二十分之一,则R 2的阻值为多大?分析:由电路图可知,该电路只有两个工作状态。
当开关S 置于1位置时,R 1与R 2串联;当开关S 置于2位置时,只有R 1接入电路。
相对而言,开关S 置于2位置时电路中的总电阻最小,由P =UI =U 2/R 可知此时电路总功率最大,为高温档,功率为1100W ;利用公式Q =W =P 高t 可计算8min 产生的热量为5.28×105J ;再根据题义求出保温焖饭档的功率P 保=P 高/20=120=55W ,则电路中的总电阻:R 串=U 2/P 保==U 2P 保=(220V )255W=(220V )2/55W==U 2R 1=(220V )244Ω=880Ω,所以R 2=R 串-R 1=880Ω-44Ω=836Ω。
中考电热器多档位问题解析オ
中考电热器多档位问题解析オ物理知识源于生活,又服务于生活.所以中考中经常遇到联系生活的题目,如多档位用电器是如何工作的?在人教版九年级物理中焦耳定律一节的学习之后,会遇到运用焦耳定律解决电热毯、电饭锅、电热水器、电暖气有几个档位的问题,学生学到此不知如何下手,因此,有必要介绍一下这类问题的解题思路:首先清楚高档位电功率最大,中档位次之,低档位电功率最低.第二因为是家庭电路一般情况认为电压是恒定的220 V.因为电压恒定所以我们用到的电功率公式是P=U2/R当U2一定时R越小P越大.这样就找到问题的答案了.[TP4CW05.TIF,Y#][HTH]例1[HTK]小红设计了一个多档位电热水器,其工作电路如图1所示,R1R2是两根电热丝,改变触点1、2、3、4间的连接方式可形成高温、中温、低温等不同档位.试说明哪种连接是高档?哪种是中档?哪种是低档?[HTH]解析[HT]当2与4连接时R1与R2组成串联,电路中电阻最大,根据P=U2/R ,U一定时,R越大,P最小,所以是低档位.当1与2连接时,只有R1接入,此时电阻比2与4连接时小,根据P=U2/R可知P较大,所以是中档.当1与2连接,3与4连接时,R1与R2并联,电阻最小,根据P=U2/R ,P最大,所以是高档.除上述题型外还有利用短路形成电热器的档位问题的.[TP4CW06.TIF,Y#][HTH]例2[HTK]内部电路如图2所示,R1是加热电阻,阻值为48.4 Ω,R2是限流电阻,阻值为484 Ω,煮饭时,接通电源220 V,问:(1)开关S处于什么状态时电饭锅处在加热状态;(2)饭熟后S处于什么状态时电饭锅位于保温状态;(3)求保温与加热两种状态电饭锅消耗的电功率之比是多少?[HTH]解析[HT](1)当S闭合时R2被短路,电路中只有R1,电路中电阻最小,U一定,根据P=U2/R可知电功率最大,所以处于加热状态.(2)当S断开时短路线去掉R2与R1串联,电路中电阻最大,U一定,根据P=U2/R可知电功率最小.所以处于保温状态.(3)加热时电功率P保=U2/48.4保温时P热=[SX(]U2[]48.4+484[SX)],所以两次的功率之比为11∶1.总之,多档位问题中除了会用P=U2/R分析电热器处于什么档位外,还会在已知用电器额定电压、额定功率的题中运用P=U2/R求电阻,如2008年中考最后一道大题就是多档位电热毯问题仍然用到P=U2/R.[HTH]例3[HTK]某电热毯只有一个挡位,使用不方便.小明想用一电阻丝作发热体与其串联,将它改造成有两个挡位的电热毯.已知原电热毯的额定电压为220 V,为了测定它的额定功率,小明把它与一个标有“220 V 25 W”灯泡串联在家庭电路中(如图1所示),电压表的示数为176 V.(电源电压恒为220 V,不考虑温度对电阻阻值的影响)求:(1)原电热毯的额定功率多大?(2)为了使改造后的电热毯(如图3所示)在低温挡位时的总发热功率为原电热毯额定功率的五分之三,小明需一个阻值多大的电阻丝?(保留一位小数)(3)改造后的电热毯,在低温挡位时工作10 min,R0消耗多少电能?[TP4CW07.TIF,BP#][HJ0.9mm][HTH]分析[HT](1)因小灯泡的额定电压,额定功率已知,所以根据P=U2/R得R=U2/P,小灯泡的电阻RL=[SX(]U2[]PL[SX)]=[SX(]2202[]25[SX)]=1936 (Ω).电热毯电阻R0的电压U0=220 V-176 V=44 V,根据串联电路电压之比等于电阻之比,所以R0=([SX(]U0[]UL[SX)])RL=([SX(]44 V[]176 V[SX)])×1936 Ω=484 Ω,所以电热毯的额定功率P额=[SX(]U2额[]R0[SX)]=[SX (](220 V)2[]484 Ω[SX)]=100 W.(2)改造后的电热毯在低档位时,开关处于断开状态,R0与Rx串联,总电阻是R0与Rx的和,所以电阻最大,电功率最小,据题意可知:总发热功率P=[SX(]3[]5[SX)]P额=[SX(]3[]5[SX)]×100 W=60 W,电路的总电阻R总=[SX(]U2[]P[SX)]=[SX(](220 V)2[]60W[SX)]=806.7 Ω,电热丝的电阻Rx=R总-R0=806.7 Ω-484 Ω=322.7 Ω.(3)改造后的电热毯在低档位时,R0消耗的电能W0[WB]=P0T=I2R0T=([SX(]P[]U[SX)])2R0T[DW]=([SX(]60 W[]220 V[SX)])2 ×484 Ω×10×60 s=21600 J.[HTH]例4[HTK]图5所示是家用饮水机的工作原理图,其中S是温度控制开关,当水温升高到一定温度时,饮水机从加热状态自动切换到保温状态,[TP4CW08.TIF,Y#]已知电阻R0=55 Ω,R=2365 Ω.(1)当开关S处于“2”档时,通过电阻R和R0的电流各是多大?(2)当开关S分别处于“1”档或“2”档时,饮水机的总功率各是多少?(3)请判断当开关S处于“1”档时,饮水机处于加热状态还是保温状态?简述理由.[HTH]解析[HT](1)当开关S处于“2”档时,R被短路,通过电阻R的电流为零.通过电阻R0的电流I=[SX (]U[]R0[SX)]=[SX(]220 V[]55 Ω[SX)]=4 A.(2)当开关S处于“1”档时,饮水机的总功率P1=[SX(]U2[]R0+R[SX)]=[SX(](220 V)2[]2365 Ω+55 Ω[SX)]=20 W,当开关S处于“2”档时,饮水机的总功率P2=[SX(]U2[]R0[SX)]=[SX(](220 V)2[]55 Ω[SX)]=880 W.(3)当开关S处于“1”档时,饮水机处于保温状态.理由是当开关S处于“1”档时,饮水机的总功率远小于开关S处于“2”档时,饮水机的总功率.。
九年级物理专题(三) 电热器多挡位问题
专题(三) 电热器多挡位问题
专题(三) 电热器多挡 位问题
专题(类型一 串联型多挡位问题
典例1 (多选)某型号的电饭锅有加热和保温两挡,其原理如 图ZT-3-1所示,下列说法正确的是( AC ) A.开关S断开时,电阻R1与R2串联 B.开关S断开时,电阻R1与R2并联 C.开关S闭合时为加热状态 D.开关S闭合时为保温状态
专题(三) 电热器多挡位问题
(3)根据题中电路图,再给你一个加热电阻R0和两个开关S1、 S2,请你对该电热水器进行电路改装。设计要求:不同季节电 热水器的额定功率不同,夏天额定功率是2000 W,春、秋两季 额定功率是4000 W,冬季额定功率是6000 W,请画出改装后的 电路图,并计算R0。 (4)从安全用电考虑,如果该电热水器直接安装到家庭电路中, 可能会造成什么后果?(写出一种)
专题(三) 电热器多挡位问题
U2 [规律方法] 在电压一定的情况下,根据 P= R 可知,电路中的电阻较大
(R 总=R1 或 R 总=R2)时,电路消耗的总功率较小,此时电热器处于低温挡;
电路中的电阻较小(R
总=
R1 R1+
RR22)时,电路消耗的总功率较大,此时电热
器处于高温挡。
专题(三) 电热器多挡位问题
专题(三) 电热器多挡位问题
解:(1)电热水器正常工作时的电流:I=PU额额=4202000
W V =18.2
A。
(2)正常工作 15 min,加热电阻 R 消耗的电能:W=P 额 t=4 kW×0.25 h=
1 kW·h。
(3)由题意可知,两加热电阻并联,分别由一个开关控制,电路设计如图
所示:
专题(三) 电热器多挡位问题
专题(三) 电热器多挡位问题
电热器多档位问题(王涛)
电热器多档位问题(王涛)电热器多档位问题的分析计算电功W的公式:计算电功率P的公式:思考:实验室提供的实验器材除电源、开关外,还有电流表、电压表各⼀只,两只定值电阻R1=6 Ω,R2=4Ω。
(1)请你任选其中三件器材⽤符号表⽰填⼊图中,组成甲、⼄、丙、丁四个不同的电路,要求组成电路的各元件均能正常⼯作,且各个电路消耗的电功率满⾜P甲> P⼄> P丙> P丁。
(2)若电源电压为6V,求各图电路的总功率。
甲⼄丙丁例1、电饭煲具有保温和加热功能,晓东同学设计了如图所⽰的模拟电路(R1>R2),其中保温状态和加热状态电功率都最⼩的是:例2、如图所⽰是某款有加热和保温功能的电热饮⽔机的电路原理图,机内有温控开关S0,该饮⽔机的部分参数已知:额定电压为220 V,加热时的总功率为880 W,保温时的功率为80 W,R1、R2为加热电阻丝(假设它们的阻值不变)。
求:(1)当S和S0闭合时,饮⽔机处在什么状态?此时电路的总电流是多⼤?(2)在加热状态下,电阻丝R1的阻值为多少?例3、某品牌的电加热器⼯作电路如图所⽰,其额定电压为220 V,加热功率为1100 W,保温功率为44 W。
单⼑双掷开关S接b时,电加热器处于 (选填“保温”或“加热”)状态;电路中定值电阻R2的阻值为Ω。
例4、⼩亮家新装了⼀台智能电热马桶盖,如图甲所⽰,他查阅使⽤说明书发现便座加热电路有⾼、中、低三档并可⼿动调节,其额定电压为220 V,低温档、中温档的额定功率为22 W和44 W.利⽤所学的电学知识他设计了⼀个等效电路图,如图⼄所⽰,⽤两定值电阻R1和R2表⽰两电热丝,单⼑双掷开关S2可接a或b.当它接⼊家庭电路中正常⼯作时:(1)低温档加热的电流多⼤?(2)中温档加热5 h,消耗多少度电?(3)⾼温档加热的额定功率是多少⽡?当堂评价:1、如图所⽰是某电热⽔壶加热和保温电路原理图,R1=44 Ω,当开关S1断开,S2闭合,电热⽔壶处于_______状态;该电热⽔壶的加热功率是_______ W。
多档位问题与电热综合
多档位问题与电热综合计算多档位的实质是在电压不变时,利用多开关控制接入电路中电阻的大小,从而改变用电器电功率来实现对档位的控制。
常见的档位:高温档、中温档、低温档;加热档、保温档。
家庭电路中电源电压U =220V ,根据RU P 2=知R 总 越大,P 实越小,档位越低;R 总越小,P 实越大,档位越高。
高温档:在相同时间内放出的热量最多,热功率最大,电阻高R 最小;中温档:在相同时间内放出的热量低于高温档,热功率低于高温档,电阻中R 高于高温档; 低温档:在相同时间内放出的热量最少,热功率最小,电阻低R 最大。
电路图如下: 电路图(短路式)(并联式)(单刀双掷开关)低温档闭合S ,两电阻串联,212R R U P +=低 闭合S ,只有R 2接入电路,22R U P =低 S 1断开,S 2接b ,R 1、R 2串联,212R R U P +=低 中温档只闭合S 1,断开S 2,只有R 1接入电路,12R U P =中 高温档闭合S 、S 0,只有R 1接入电路,12R U P =高 S 、S 0均闭合,R 1、R 2并联,2212R U R U P +=高 S 1闭合,S 2接a ,R 1、R 2并联,2212R U R U P +=高 原理利用开关控制局部短路的方式改变接入电路的电阻阻值大小,从而实现不同档位的切换。
利用串并联电路电阻关系改变接入电路的电阻阻值大小,从而实现不同档位的切换。
利用单刀双掷开关控制电路的通断,改变接入电路的电阻大小,从而实现不同档位的切换。
方法一:求出总电阻,然后再求解总功率(此方法计算量大,不推荐);方法二:根据公式2212R U R U P +=求解较为方便。
1. 如图是一台电热饮水机的电路简图。
其额定电压为220V,具有加热和保温两种功能,对应的功率分别是400W和40W,下列说法正确的是()第1题第2题A.均闭合时,饮水机处于加热状态B.阻值为121ΩC.阻值为1210ΩD.高温档加热1h,耗电0.35kw·h,此时饮水机处于正常工作状态2.如图所示是某加热器的电路图,电源电压为220V,R1、R2均为发热电阻丝。
专项训练12 电热器多挡位问题-word文档
专项训练(十二)电热器多挡位问题(限时:45分钟)一、填空题1.[2019·成都]某款迷你电饭煲有加热和保温两挡。
其电路如图ZX12-1所示。
已知R1=88 Ω,R2=2112 Ω,开关S拨至(选填“1”或“2”)时是保温挡,保温10 min产生的热量J。
图ZX12-12.如图ZX12-2所示是一电热毯电路的示意图,R0是电热毯发热电阻丝,R是串联在电路中的定值电阻,S是多挡位选择开关,开关上标有“高(温)、低(温)、关”的字样。
已知电热毯高温挡的功率为110 W。
则要使电热毯处于高温挡,则开关S的动触片应置于(选填“a”“b”或“c”)点。
假设电热毯处于高温挡每天正常工作2 h,则20天消耗kW·h的电能。
图ZX12-23.如图ZX12-3所示是某种电热保温鞋的工作原理示意图。
电源电压6 V,R1、R2的阻值分别为3 Ω、6 Ω,通过旋转扇叶开关S,接触不同触点,实现高、中、低三个挡位的切换。
保温鞋在低温挡工作时的电功率是W,它在高温挡工作1 min 产生的热量是J。
图ZX12-3二、计算题4.[2019·盐城]在综合实践活动中,小峰设计了一种煮饭电路,如图ZX12-4甲所示。
图中R1和R2均为电热丝,S1是自动控制开关,煮饭时将该电路接入220 V的电路中,在20 min内,电路总功率随时间变化的图像如图乙所示。
求:(1)0~5 min内通过R1的电流。
(2)30 min内电路消耗的电能。
(3)10~15 min内R1的电功率。
图ZX12-45.如图ZX12-5所示是某型号电压力锅工作电路简图,下表是其部分参数。
接通电路后,开关S自动与触点a、b接通,1挡加热器开始加热。
当锅内混合物质温度达到102 ℃时,开关S自动与a、b断开,并与触点c接通,2挡加热器工作,此时锅内混合物质温度不变,保持锅内压强不变,进入保压状态。
现将质量为2.0 kg、初温为36 ℃的混合物质放入电压力锅中,接通电路使其正常工作20 min 。
中考电热器多档位问题解析
中考电热器多档位问题解析作者:王香月来源:《理科考试研究·初中》2015年第04期物理知识源于生活,又服务于生活.所以中考中经常遇到联系生活的题目,如多档位用电器是如何工作的?在人教版九年级物理中焦耳定律一节的学习之后,会遇到运用焦耳定律解决电热毯、电饭锅、电热水器、电暖气有几个档位的问题,学生学到此不知如何下手,因此,有必要介绍一下这类问题的解题思路:首先清楚高档位电功率最大,中档位次之,低档位电功率最低.第二因为是家庭电路一般情况认为电压是恒定的220 V.因为电压恒定所以我们用到的电功率公式是P=U2/R当U2一定时R越小P越大.这样就找到问题的答案了.[TP4CW05.TIF,Y#][HTH]例1[HTK]小红设计了一个多档位电热水器,其工作电路如图1所示,R1R2是两根电热丝,改变触点1、2、3、4间的连接方式可形成高温、中温、低温等不同档位.试说明哪种连接是高档?哪种是中档?哪种是低档?[HTH]解析[HT]当2与4连接时R1与R2组成串联,电路中电阻最大,根据P=U2/R ,U一定时,R越大,P最小,所以是低档位.当1与2连接时,只有R1接入,此时电阻比2与4连接时小,根据P=U2/R可知P较大,所以是中档.当1与2连接,3与4连接时,R1与R2并联,电阻最小,根据P=U2/R ,P最大,所以是高档.除上述题型外还有利用短路形成电热器的档位问题的.[TP4CW06.TIF,Y#][HTH]例2[HTK]内部电路如图2所示,R1是加热电阻,阻值为48.4 Ω,R2是限流电阻,阻值为484 Ω,煮饭时,接通电源220 V,问:(1)开关S处于什么状态时电饭锅处在加热状态;(2)饭熟后S处于什么状态时电饭锅位于保温状态;(3)求保温与加热两种状态电饭锅消耗的电功率之比是多少?[HTH]解析[HT](1)当S闭合时R2被短路,电路中只有R1,电路中电阻最小,U一定,根据P=U2/R可知电功率最大,所以处于加热状态.(2)当S断开时短路线去掉R2与R1串联,电路中电阻最大,U一定,根据P=U2/R可知电功率最小.所以处于保温状态.(3)加热时电功率P保=U2/48.4保温时P热=[SX(]U2[]48.4+484[SX)],所以两次的功率之比为11∶1.总之,多档位问题中除了会用P=U2/R分析电热器处于什么档位外,还会在已知用电器额定电压、额定功率的题中运用P=U2/R求电阻,如2008年中考最后一道大题就是多档位电热毯问题仍然用到P=U2/R.[HTH]例3[HTK]某电热毯只有一个挡位,使用不方便.小明想用一电阻丝作发热体与其串联,将它改造成有两个挡位的电热毯.已知原电热毯的额定电压为220 V,为了测定它的额定功率,小明把它与一个标有“220 V 25 W”灯泡串联在家庭电路中(如图1所示),电压表的示数为176 V.(电源电压恒为220 V,不考虑温度对电阻阻值的影响)求:(1)原电热毯的额定功率多大?(2)为了使改造后的电热毯(如图3所示)在低温挡位时的总发热功率为原电热毯额定功率的五分之三,小明需一个阻值多大的电阻丝?(保留一位小数)(3)改造后的电热毯,在低温挡位时工作10 min,R0消耗多少电能?[TP4CW07.TIF,BP#][HJ0.9mm][HTH]分析[HT](1)因小灯泡的额定电压,额定功率已知,所以根据P=U2/R得R=U2/P,小灯泡的电阻RL=[SX(]U2[]PL[SX)]=[SX(]2202[]25[SX)]=1936 (Ω).电热毯电阻R0的电压U0=220 V-176 V=44 V,根据串联电路电压之比等于电阻之比,所以R0=([SX(]U0[]UL[SX)])RL=([SX(]44 V[]176 V[SX)])×1936 Ω=484 Ω,所以电热毯的额定功率P额=[SX(]U2额[]R0[SX)]=[SX(](220 V)2[]484Ω[SX)]=100 W.(2)改造后的电热毯在低档位时,开关处于断开状态,R0与Rx串联,总电阻是R0与Rx的和,所以电阻最大,电功率最小,据题意可知:总发热功率P=[SX(]3[]5[SX)]P额=[SX(]3[]5[SX)]×100 W=60 W,电路的总电阻R总=[SX(]U2[]P[SX)]=[SX(](220 V)2[]60 W[SX)]=806.7 Ω,电热丝的电阻Rx=R总-R0=806.7 Ω-484 Ω=322.7 Ω.(3)改造后的电热毯在低档位时,R0消耗的电能W0[WB]=P0T=I2R0T=([SX(]P[]U[SX)])2R0T[DW]=([SX(]60 W[]220 V[SX)])2 ×484 Ω×10×60 s=21600 J.[HTH]例4[HTK]图5所示是家用饮水机的工作原理图,其中S是温度控制开关,当水温升高到一定温度时,饮水机从加热状态自动切换到保温状态,[TP4CW08.TIF,Y#]已知电阻R0=55 Ω,R=2365 Ω.(1)当开关S处于“2”档时,通过电阻R和R0的电流各是多大?(2)当开关S分别处于“1”档或“2”档时,饮水机的总功率各是多少?(3)请判断当开关S处于“1”档时,饮水机处于加热状态还是保温状态?简述理由.[HTH]解析[HT](1)当开关S处于“2”档时,R被短路,通过电阻R的电流为零.通过电阻R0的电流I=[SX(]U[]R0[SX)]=[SX(]220 V[]55 Ω[SX)]=4 A.(2)当开关S处于“1”档时,饮水机的总功率P1=[SX(]U2[]R0+R[SX)]=[SX(](220 V)2[]2365 Ω+55 Ω[SX)]=20 W,当开关S处于“2”档时,饮水机的总功率P2=[SX(]U2[]R0[SX)]=[SX(](220 V)2[]55 Ω[SX)]=880 W.(3)当开关S处于“1”档时,饮水机处于保温状态.理由是当开关S处于“1”档时,饮水机的总功率远小于开关S处于“2”档时,饮水机的总功率.。
专题(十二) 电热器多挡位问题
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17、一个人即使已登上顶峰,也仍要 自强不 息。下 午4时34 分30秒 下午4 时34分1 6:34:30 21.8.1
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13、知人者智,自知者明。胜人者有 力,自 胜者强 。21.8.1 21.8.11 6:34:30 16:34:3 0Augus t 1, 2021
解:(1)闭合开关 S1、S2 时,电路为 R1 的简单电路,电热锅 处于“大火”加热状态,电热锅在额定电压下,电路中的电流: I= U =220 V=2.75 A。
R1 80 Ω (2)水吸收的热量:Q 吸=c 水 mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1
kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×105 J, 电热锅在额定电压下,处于“大火”加热状态 15 min 消耗
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专题(十二) 电热器多 挡位问题
专题(十一) 电热器多挡问题
专题(十一)电热器多挡问题【规律总结】电热器工作时将电能转化为内能,根据实际需要往往要设计不同挡位.电热器的高低挡指的是不同“功率”,电功率大的为高挡位,电功率小的为低挡位.在电源电压不变的情况下,通过改变电路的总电阻从而改变用电器的总功率,实现高、中、低挡之间的转换,一般情况是通过使电阻短路或改变电路连接方式等来实现(如图ZT11-1所示).图ZT11-1图ZT11-2例[2015·龙东] 如图ZT11-2所示是某电热水壶加热和保温电路原理图,R1=44 Ω,R2=440 Ω,当开关S1断开、S2闭合时,电热水壶处于________状态;该电热水壶的加热功率是________W.【思路点拨】图ZT11-3【答案】保温1100【针对训练】1.[2015·常州] 严寒冬季,我国北方哨兵脚上穿有电热靴.一只靴内加热电路如图ZT11-4所示,电源电压恒定,S2为三挡旋钮开关(金属片M可分别拨至a、b、c处),电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变,b为电阻丝R1的中点.这只电热靴的低温挡为6 W,则其中温挡和高温挡分别为()ZT11-4A.8 W,12 W B.8 W,24 WC.12 W,18 W D.12 W,24 W2.图ZT11-5甲是家用电吹风的工作原理图.电吹风工作时,可以吹出热风,也可以吹出凉风.图ZT11-5(1)要让电吹风工作时吹出热风,它的开关应置于图甲中________(选填“1”“2”或“3”)位置,此时电风扇与电热丝的连接方式是________.(2)某次用该电吹风将头发吹干的过程中,电吹风的功率随时间的变化关系如图乙所示,则在该次吹干头发的过程中电吹风消耗的总电能是________J.(3)电热丝在工作时的电阻值是________Ω(保留一位小数).(4)使用几年后,发现电热丝变细,则其电阻变________,它的实际功率将变________.3.2016·陕西如图ZT11-6为一款利用高温水蒸气熨烫衣服的便携式挂烫机,它的正常工作电压为220 V.水箱装水最多0.3 kg,加热功率有大小两个挡位.设计师最初设计的内部电路有如图ZT11-7甲、乙两种接法,其中电热丝R1=56 Ω,R2=44 Ω.图ZT11-6图ZT11-7(1)高温水蒸气熨烫衣服时,水蒸气遇到衣服迅速________成小水珠,放出热量,将衣服熨平(填物态变化名称).(2)如果选择甲电路,电路中最大电流为________ A;如果选择乙电路,电路中最大电流为________A,由于两个电路中所选熔断器里的熔丝允许通过的最大电流为8.2 A,故设计师最终选择了甲电路.(计算结果保留一位小数)(3)请分别计算这款挂烫机两个挡位的额定功率.(4)若将水箱中0.22 kg的水从25 ℃加热到100 ℃,挂烫机至少需要加热多长时间?[水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)]4.2016·重庆B卷小亮家新装了一台智能电热马桶盖,如图ZT11-8甲所示,他查阅使用说明书发现便座加热电路有高、中、低三挡并可手动调节,其额定电压为220 V,低温挡、中温挡的额定功率分别为22 W和44 W.利用所学知识他设计了一个等效电路图,如图乙所示,用两定值电阻R1和R2表示两电热丝,单刀双掷开关可接a或b.当它接入家庭电路中正常工作时:(1)低温挡加热的电流是多大?(2)中温挡加热5 h,消耗多少度电?(3)高温挡加热的额定功率是多少瓦?图ZT11-85.[2015·汕尾] 如图ZT11-9所示是一款多功能洗衣机的简化电路图.此款洗衣机额定电压220 V ,它有两个挡位,当开关置于位置1时(电路接入R 1和R 2)为加热状态,消耗功率为2400 W ;当开关置于位置2时(电路接入R 2和电为保温洗涤状态.已知电阻R 1的阻值为22 Ω,水的比热容为c 水=4.2×103 J/( kg ·℃).(1)在洗衣机内加入质量为20 kg 、初温为20 ℃的冷水,求加热到70 ℃时水吸收的热量. (2)求R 2的阻值.(3)图ZT11-9参考答案专题(十一) 电热器多挡问题1.A2.(1)1 并联 (2)13200 (3)91.7 (4)大 小3.解:(1)高温水蒸气遇到衣服时,由于衣服的温度相对较低,所以水蒸气会发生液化,放出热量.(2)在甲电路中,开关打到“1”时,两电阻串联在电路中;开关打到“2”时,R 1被短路,只有R 2连入电路中,此时电流最大,I 甲=U R 2=220 V44 Ω=5 A .在乙电路中,开关打到“1”时,只有R 1工作;开关打到“2”时,两电阻并联,总电阻为R 并=R 1R 2R 1+R 2=56 Ω×44 Ω56 Ω+44 Ω=24.64 Ω,此时电流最大,I 乙=U R 并=220 V 24.64 Ω≈8.9 A.(3)解法一:挂烫机大功率挡工作时,电路中的电流为5 A ,此时功率P 大=UI 大=220 V ×5 A =1100 W ;挂烫机小功率挡工作时,两电阻串联,电路电阻为R 串=R 1+R 2=56 Ω+44 Ω=100 Ω,电路中的电流I 小=U R 串=220 V100 Ω=2.2 A ,此时功率P 小=UI 小=220 V ×2.2 A =484 W.解法二:挂烫机大功率挡工作时,只有R 2接入电路,此时功率P 大=U 2R 2=(220 V )244 Ω=1100 W ;挂烫机小功率挡工作时,两电阻串联,此时功率P 小=U 2R 串=(220 V )256 Ω+44 Ω=484 W.(4)水吸收的热量Q 吸= cm (t -t 0)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.22 kg ×(100 ℃-25 ℃)=6.93×104 J ;要使加热时间最短,应选用大功率挡,且电流产生的热量全部被水吸收,加热时间t =W P 大=Q 吸P 大=6.93×104J1100 W =63 s.4.解:(1)低温挡加热的电流 I =P U =22 W220 V=0.1 A. (2)中温挡加热5 h 消耗的电能W =P 中温t =44×10-3 kW ×5 h =0.22 kW·h =0.22度.(3)当开关S 1闭合、S 2接b 时,电路为R 1的简单电路,马桶盖处于中温挡,R 1的阻值R 1=U 2P 中温=(220 V )244 W =1100Ω;当开关S 1断开、S 2接b 时,R 1与R 2串联,马桶盖处于低温挡,则电路中的总电阻R =U 2P 低温=(220 V )222 W =2200 Ω,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以R 2的阻值R 2=R -R 1=2200 Ω-1100 Ω=1100 Ω;当开关S 1闭合、S 2接a 时,R 1与R 2并联,马桶盖处于高温挡,电路中的总电阻R ′=R 1R 2R 1+R 2=1100 Ω×1100 Ω1100 Ω+1100 Ω=550 Ω,高温挡加热的额定功率P 高温=U 2R ′=(220 V )2550 Ω=88 W.5.解:(1)水吸收的热量Q =cm Δt =4.2×103 J/(kg ·℃)×20 kg ×(70-20)℃=4.2×106 J.(2)当开关置于位置1时,电路消耗的总功率为P =2400 W , R 1消耗的功率为P 1=U 2R 1=(220 V )222 Ω=2200 W ,R 2消耗的功率为P 2=P -P 1=2400 W -2200 W =200 W , R 2的阻值为R 2=U 2P 2=(220 V )2200 W =242 Ω.(3)当开关置于位置2时,电路消耗的总功率为P ′=P 2+P 动=200 W +240 W =440 W , 通过电路的总电流为 I =P ′U =440 W220 V=2 A.。
《电功率多档位问题》
电功率多档位问题类型1.电热器的多档位问题根据电功率的公式2UPR可知,当电压一定时,电阻越小,电功率越大;电阻越大,电功率越小。
阻小温高功率大,阻大温低功率小。
例1.如图所示,电阻R1>R2,电源电压均为U,在相同时间内,图甲电路中电阻产生的总热量为Q甲,图乙电路中电阻产生的总热量为Q乙,图丙电路中电阻产生的总热量为Q丙,图丁电路中电阻产生的总热量为Q丁,则()A.Q甲>Q乙>Q丙>Q丁B.Q丁>Q丙>Q乙>Q甲C.Q丁>Q甲>Q乙>Q丙D.Q甲>Q丙>Q乙>Q丁答案:C。
例2.电源电压不变时,在相同的时间内,两电阻串联时总电阻最________,产生的总热量最________,发热功率最________;两电阻并联时总电阻最________产生的总热量最________,发热功率最________。
如果电热器处于两电阻串联的状态,则电热器一般处于________(选填“高”“中”或“低”)档位;如果电热器处于两电阻并联的状态,则电热器一般处于________(选填“高”“中”或“低”)档位。
答案:大;小;小;小;多;大;低;高。
例 3.如图所示是电热水壶的工作电路图,闭合开关S,当电热水壶处于加热状态时,开关S2处于________状态。
若电热水壶在加热状态时的功率为1210W,则电阻R1=________Ω。
如果保温状态下电热水壶的总功率是加热状态时的10%,则保温状态下R2的电功率为________W。
答案:闭合;40;108.9。
例4.如图所示是某种电热器工作的部分电路图,电源电压U=220V不变,两根电热丝的电阻关系为R1=2R2,通过旋转扇形开关S,接触不同触点,实现高、低两个挡位的转换,低温挡时的发热功率为440W。
求:(1)R 1和R 2的电阻值。
(2)电热器处于高温挡时的总功率。
(3)如果在高温挡下工作7 min 产生的热量全部被水吸收,在标准大气压下这些热量能够让2 kg 、40 ℃的水温度升高多少。
多档位问题
例1、小英设计了一个有高、中、低三档火力的电
火锅,其简化电路如图所示,为单刀多掷开关,为电
热丝.当该电火锅处于高档火力时,开关所接触的是()
A.触点“1”
B.触点“2”
C.触点“3”
D.
触点“4”
1、如图为一台电热水器的电路示意图.当开关S闭合时,电热器处于加热状态,功率为440 W;当S断开时,电热水器处于保温状态,整个电路的功率为22 W。
求
(1)当S闭合时,电热水器工作5 min,电流做功为多少焦耳?
(2)当开关S断开时,R2的阻值多大?
2、如图是电饭锅加热和保温时的电路示意图。
设加热时的功率为1100瓦,保温时的功率为132瓦,(1)用学过的公式推理说明,电饭锅处于加热状态时,开关S是断开还是闭合?
(2)R2的阻值是多大?
3.CFXB型电饭煲有两档开关,如图所示,其中两个电
阻分别为R0=44欧,R=2156欧。
档“2”是高温烧煮,档“1”是焖饭、保温。
试计算在家庭中使用时,当接档“2”时,电路的总功率为多少;当接档“1”时,电路中的总功率又是多少?
4、电烙铁使用前需要一定的预热时间,因而若暂时不
用也要接在电源上,这样既费电又会造成烙铁头氧化而不易沾锡。
所以,有时采用如图所示电路,工作时处于加热状态和休息时处于保温状态(U不变)(1)用公式说明S与哪个触点接触时,电烙铁处于加热状态?
2)若加热时功率是保温时功率的9倍,求R1:R2。
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电热器多档位问题的分析
计算电功W的公式:计算电功率P的公式:
思考:实验室提供的实验器材除电源、开关外,还有电流表、电压表各一只,两只定值电阻R1=6 Ω,R2=4Ω。
(1)请你任选其中三件器材用符号表示填入图中,组成甲、乙、丙、丁四个不同的电路,要求组成电路的各元件均能正常工作,且各个电路消耗的电功率满足P甲> P乙> P丙> P丁。
(2)若电源电压为6V,求各图电路的总功率。
甲乙
丙丁
例1、电饭煲具有保温和加热功能,晓东同学设计了如图所示的模拟电路(R1>R2),其中保温状态和加热状态电功率都最小的是:
例2、如图所示是某款有加热和保温功能的电热饮水机的电路原理图,机内有温控开关S0,该饮水机的部分参数已知:额定电压为220 V,加热时的总功率为880 W,保温时的功率为80 W,R1、R2为加热电阻丝(假设它们的阻值不变)。
求:
(1)当S和S0闭合时,饮水机处在什么状态?此时电路的总电流
是多大?
(2)在加热状态下,电阻丝R1的阻值为多少?
例3、某品牌的电加热器工作电路如图所示,其额定电压为220 V,加
热功率为1100 W,保温功率为44 W。
单刀双掷开关S接b时,电加热
器处于 (选填“保温”或“加热”)状态;电路中定值电阻R2的
阻值为Ω。
例4、小亮家新装了一台智能电热马桶盖,如图甲所示,他查阅使用说明书发现便座加热电路有高、中、低三档并可手动调节,其额定电压为220 V,低温档、中温档的额定功率为22 W和44 W.利用所学的电学知识他设计了
一个等效电路图,如图乙所示,用两定值
电阻R1和R2表示两电热丝,单刀双掷开
关S2可接a或b.当它接入家庭电路中正
常工作时:
(1)低温档加热的电流多大?
(2)中温档加热5 h,消耗多少度电?
(3)高温档加热的额定功率是多少瓦?
当堂评价:
1、如图所示是某电热水壶加热和保温电路原理图,R1=44 Ω,当开关S1
断开,S2闭合,电热水壶处于_______状态;该电热水壶的加热功率是
_______ W。
2、如图所示是一种电热水龙头,旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点,从而控制流出的水为冷水、温水或热水.已知R1、R2是电热丝,R2=55 Ω,温水挡的电功率是2.2 kW.试回答或求解下列问题:
(1)S旋到________位置时,水龙头流出温水;S
旋到________位置时,水龙头流出热水。
(填
“1”“2”或“3”)
(2)电热丝R1的阻值是多大?
(3)S旋到热水挡时,电路中的总电流是多大?
3、武汉市某小学的学生发明的电热课椅获得了国家专利。
这一种
电热课椅主要由坐垫和脚踏组成,它的电路示意图如图所示。
坐
垫内的电热丝R1、R2的阻值分别为260 Ω、150 Ω,脚踏内的电
热丝R3的阻值为400 Ω。
闭合开关S1,调节开关S2,可以使脚踏
分别处于“低温挡”“中温挡”和“高温挡”。
(不考虑温度的变
化对电阻的影响)
(1)该电热课椅消耗的最大功率是多少瓦?
(2)当脚踏处于中温挡时,电流在10 s内做的功是多少焦?
4、某工厂开发研制了一种高、中、低三档家用电火锅,观察其内部结构发现是由两个相同的发热电阻丝构成.改变档位就是改变电热丝连入电路的方式.研究发现:旋动开关,当转换开关在中档位置时,发热功率为600 W,这时只有一个电阻丝连入电路.那么,当转换开关分别处于高、低两档位置时,其发热功率分别为______W和______W.
课后检测:
1、如图所示是某款电热水龙头的电路原理图。
R1、R2为电热丝,通
过旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点,实现冷水、温
水、热水挡之间的切换。
当开关同时接触2、3触点时,水龙头放出
的是____(选填“冷”“温”或“热”)水。
若R2=2R1,水龙头在温水
挡正常工作时电功率为2000 W,则它在热水挡正常工作1 min消耗的电能为____________ J。
2、严寒冬季,我国北方哨兵脚上穿有电热靴。
一只靴内加热电
路图如图所示,电源电压恒定,S2为三挡旋钮开关(金属片M可分
别拔至a、b、c处),电阻丝R1、R2规格相同且阻值不变,b为电
阻丝R1的中点。
这只电热靴的低温挡为6 W,则其中温挡和高温
挡分别为:
A.8 W 12 W B.8 W 24 W C.12 W 18 W D.12 W 24 W 3、某型号的电饭锅有两档,其原理如图所示,电阻R1=44 Ω.当开关S闭合时,电饭锅处于高温档,当开关S断开时,电饭锅处于焖饭、保温档,焖饭、保温时电饭锅的功率为高温档功率的0.02倍,求:
(1)高温档的功率;
(2)焖饭、保温时电路中的电流;
(3)电阻R2的阻值.
4、如图所示,是一种煲汤用的电热锅工作原理图,调节切换开关可以使电热锅处于“关、高温、自动、保温”四种工作状态,温控器的作用是当水沸腾后能自动断电一段时间,其中R1=605 Ω,R2=96.8 Ω,电热锅的部分参数如下表所示。
容积 4 L
额定电压220 V
加热额定功率500 W
保温额定功率80 W
(1)电热锅处于保温档正常工作时,锅内的水温度始终不变,则该电热锅的散热功率是多少?
(2)电热锅处于高温档(切换开关接“1”)正常工作时,在标准大气压下高温加热2 kg的水,10 min内消耗多少电能?设散热功率不变,水的初温为75 ℃,则加热10 min后水的最终温度是多少?[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]。