中学物理中用电器加热、保温问题的解题策略

中学物理中用电器加热、保温问题的解题策略

用电器的加热与保温问题是近几年中考的热点和难点，一方面考查了学生电学知识的综合应用能力，另一方面体现了初中物理课程标准所要求的“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程基本理念.本文结合中考实例进行分析，点明解题的关键，并对这类题型进行了分类.

1.用电阻的串联和局部短路来实现档位的切换

例1某电饭锅设有“加热”和“保温”两档，其内部简化电路如图1.已知R0=44Ω，R=2156Ω.则：（1）当开关S置于“1”档时，电饭锅处于（选填“加热”或“保温”）状态.（2）当电饭锅处于保温档时，电路中的电流是多少？（3）当开关S置于“2”挡时，电饭锅的总功率是多少？

解析：（1）首先正确判断出开关在什么位置时，电路处于加热或保温状态.由电路图可知，当开关S置于“1”档时，两电阻串联，电路总电阻最大.由P=U2R可知，电饭锅电功率最小，处于保温状态.在这里，很多学生会做出错误的判断：R0、R构成串联电路，由焦耳定律Q=I2Rt可知，电阻R越大，发热越多，所以开关S置于“1”档时，电路处于加热状态.错误的原因在于，他们没有考虑到：电路变化时，电源电压不变，两个电阻串联，总电阻R变大了，而电路中的电流I

却减小了，电路放出的热量如果还是通过焦耳定律来判断，就不够清楚了.此时，要选择P=U2R公式来判断，就能清楚

地得出正确答案.（2）当电饭锅处于保温档时，电路中的电

流I=UR0+R=220V44Ω+2156Ω=0.1A.（3）由电路图可知，当开关S置于“2”挡时，只有电阻R0接入电路，电饭锅的总功率P=U2R0=（220V）244Ω=1100W.

2.用并联电路和断开或闭合开关来换档

例2某电热饮水机有加热和保温两种工作状态，由机内温控开关S0自动控制，从说明书上收集到如右表的参数和

如图2的电路原理图.若该电热饮水机的加热效率为70%，现将水箱内装满20℃的水，加热到75℃.请解答下列问题：（1）当开关S闭合，S0断开时，饮水机处于保温状态（选填“加热”或“保温”）.（2）电阻R2的阻值.（3）本次电热饮水

机的加热时间.

解析：（1）开关S0断开前后电路电阻的变化：S0断开时，电路的总电阻为R2，S0闭合时，电路为并联电路，总

电阻为R.根据并联电路电阻的特点，总电阻R会小于R2.选

择公式P=U2R分析知，当开关S闭合，S0断开时，功率小，饮水机处于保温状态.（2）S0断开时，饮水机处于保温状态，知道保温功率，根据P=U2R求出电阻R2的阻值.（3）根据

m=ρV求出水箱中水的质量，根据Q=cm△t求出水吸收的热量，利用效率公式求出电热器放出的总热量，再根据Q=W=Pt，

求出所需的加热时间.

3.新题型之一图多档

例3家用电熨斗，为了适应不同衣料的熨烫需要，设计了调整温度的多档开关.使用时，转动旋钮即可使电熨斗达到需要的低温、中温或高温.图3是电熨斗的电路图，图中电热丝R1=R2=100Ω.旋转开关可以改变1、2、3、4四个接点的连接情况，如图4中的A、B、C所示.（1）图4中的A图表示电熨斗处于哪一档.（2）求电熨斗在中温档工作时消耗的电功率.

分析：分析电路可知，A图两电阻并联，总电阻最小，B 图电路中只有一个电阻，C图两电阻串联，总电阻最大.总电压U一定，总电阻R越大，根据P=U2R可知相应的功率越小，所以A、B、C图分别处于高、中、低温档.由于判断出了各个图的档位，根据P=U2R，就可求出其电功率.

总之，随着生活中越来越多像电饭锅、电烤箱、饮水机等这类用电器的出现，用电器的加热与保温问题还会是热门考点，出题者往往创设新的试题情境，转换题目考查角度来检验学生对电学知识的综合理解能力.只要正确分析电路，选择合适的公式，就能快速正确地解答此类问题.