2020年中考物理 母題題源系列 專題18 多擋位電熱器電功率的計算（含解析）

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1、專題18 多擋位電熱器電功率的計算 【1 】（2020?廣安卷）電飯鍋是家中常用的用電器，下表是小字家中一臺電飯鍋的銘牌，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化如圖所示，其中R1和R2都是電熱絲（不考慮溫度對電阻的影響） （1）電飯鍋正常工作時，在加熱狀態(tài)下的總電流是多少？ （2）電阻R2的阻值是多少？ （3）一天，小宇斷開家中其它用電器，只接通電飯鍋且處于加熱狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)家中標(biāo)有“220V 10（20A）；3000r/kW?h”的電能表5min內(nèi)轉(zhuǎn)了200圈，求電飯鍋此時的實際加熱功率是多少？ 【答案】（1）4A；（2）1100Ω；（3）800W。 點睛：（1）知道電飯鍋正常工作時在加熱狀態(tài)下功率

2、，利用P＝UI求電路總電流；（2）分析S、S0閉合和S閉合、S0斷開時的電路組成、電阻大小關(guān)系，利用P＝可知什么情況為保溫檔，再利用P＝求R2的阻值；（3）3000r/kW?h表示電飯鍋每消耗1kW?h的電能，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)3000r，據(jù)此求電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)200r消耗的電能，再利用P＝求電飯鍋此時的實際加熱功率。 【2】（2020?重慶A卷）小峻家中有一個浴足盆,其部分銘牌信息如圖甲所示,如圖乙為溶足盆的工作電路,R1、R2均為電熱絲,當(dāng)開關(guān)S接a、b觸點時,溶足盆的擋位不同。求： (1)額定加熱電流 (2)R1和R2的阻值各為多少歐? (3)在用電高峰期,小峻關(guān)閉家中其它用電器,只

3、讓浴足盆通電,使其處于加熱狀態(tài)1min電能表(如圖丙所示)的圓盤轉(zhuǎn)了30轉(zhuǎn),則浴足盆加熱的實際電功率為多少瓦? 【答案】見解析所示 【解析】(1)解額定加熱電流I加＝＝4A;由圖可知當(dāng)s接a時處于加熱狀態(tài)，此時電路中只有R2，所以R2＝＝55，R串＝＝484,所以R1＝R串-R2＝484-55＝429(3)圓盤轉(zhuǎn)了30轉(zhuǎn)消耗的電能W＝＝0.01kw t＝1min＝h所以P＝0.6kw＝600W. 【3】（ 2020?天津卷）圖為某電熱器的電路原理圖，通過將開關(guān)S置于不同的位置，可以實現(xiàn)“加熱”和“保溫”兩種狀態(tài)的變換，對應(yīng)的額定功率分別為800W和40W。 （1）將開關(guān)S接“1”

4、時，電熱器處于　　　　（選填“加熱”或“保溫”）狀態(tài)。 （2）電熱器在加熱狀態(tài)下正常工作，將0.5kg初溫為20℃的水加熱到100℃，需要多長時間　　　　　?。浚ā舅谋葻崛轂?.2×103J/（kg?℃），假設(shè)電能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能】 【答案】加熱 210s 【解析】 解： （1）將開關(guān)S接“1”時，電路為R2的簡單電路，電路中電阻最小， 根據(jù)P=可知，電源電壓一定時，電阻越小，電功率越大，所以此時電熱器處于加熱狀態(tài)。 （2）水吸收的熱量： （2）電熱器在加熱狀態(tài)下正常工作，將0.5kg初溫為20℃的水加熱到100℃，需要的時間為210s。 點睛：本題考查了吸熱公式和

5、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是電功率公式的靈活應(yīng)用和電熱器的狀態(tài)的判斷。 【難點中心】電功、電功率一直都是初中物理考查的重要內(nèi)容，一般與串并聯(lián)、歐姆定律等電學(xué)知識結(jié)合起來考查，綜合性較強(qiáng)，命題形式多種多樣，故也是個難點，其中與生活實際相聯(lián)系的命題形式仍是今后的主流考查方向，兩檔位用電器電功率的計算是近幾年?？嫉臒狳c。 【考點難點突破】 【知識鏈節(jié)】 電功率： 定義：電功率等于電功和時間之比。 意義：表示消耗電能的快慢。 符號：P 單位：瓦特（瓦，W），常用單位為千瓦（kW），1kW＝103W 電功率的定義式： W=Pt 第一種單位：P——電功率——瓦特（W）；W——電功

6、——焦耳（J）； t——通電時間——秒（s）。 第二種單位：P——電功率——千瓦（kW）；W——電功——千瓦時（kW·h）； t——通電時間——小時（h）。 電功率計算公式： =UI（適用于所有電路） 對于純電阻電路可推導(dǎo)出：P= I2R= 【技能方法】 所謂的兩檔位電熱器一般分為高溫檔和低溫檔，是在電源電壓不變的情況下，通過改變電阻的大小，高檔位電阻小，低檔位電阻大，由可知，電熱器的電功率發(fā)生了改變。 兩檔位電熱器一般是通過開關(guān)來改變檔位的，常見的電路有以下兩種： （1）短路型 S閉合時,電阻R被短路,只有R0工作,此時為高溫檔擋;斷開時,兩電阻串聯(lián)總電阻較大,此時

7、為低擋. （2）單刀雙擲型 主要工作的電阻放在干路上，一條支路用導(dǎo)線，一條之路連接在附加電阻上，當(dāng)S接附加電阻時兩電阻串聯(lián)，是低溫?fù)?S接導(dǎo)線時，電路中只有一個電阻，為低溫?fù)? 【1】．如圖甲所示的九陽豆?jié){機(jī)，由打漿和電熱兩部分裝置構(gòu)成。中間部位的打漿裝置是電動機(jī)工作帶動打漿刀頭，將原料進(jìn)行粉碎打漿；外部是一個金屬圓環(huán)形狀的電熱裝置，電熱裝置的簡化電路圖如圖乙所示，開關(guān)S可切換加熱和保溫兩種狀態(tài)，R1、R2是發(fā)熱電阻，豆?jié){機(jī)的主要參數(shù)如下表。請解答下列問題： （1）某次向豆?jié){機(jī)中加入黃豆和清水共1.0kg，打漿完成后漿的初溫為40℃，加熱該漿使其溫度升高到100℃，需要吸收

8、多少熱量___？[設(shè)該漿的比熱容為4.0×103J/（kg?℃）] （2）電阻R1和R2的阻值分別為多大________,_______？ （3）該九陽豆?jié){機(jī)同時處于打漿和加熱時，正常工作lmin所消耗電能為多大_____？ 【答案】 2.4×105J 48.4Ω 151.6Ω 70800J 則R2的阻值：R2＝R串﹣R1＝200Ω﹣48.4Ω＝151.6Ω；（3）該九陽豆?jié){機(jī)同時處于打漿和加熱時，總功率：P總＝180W+1000W＝1180W，正常工作lmin所消耗電能：W＝Pt＝1180W×60s＝70800J。 點睛：（1）利用Q吸＝cm（t﹣t0）求加熱該漿需要吸

9、收的熱量；（2）由圖知，當(dāng)S接a時，電路中只有R1，電阻較小，由P＝可知，此時電功率較大，為加熱檔；當(dāng)S接b時，電路中R1、R2串聯(lián)，電阻較大，由P＝可知，此時電功率較小，為保溫檔；利用P＝求R1、R串；再利用串聯(lián)電阻的特點求R2；（3）該九陽豆?jié){機(jī)同時處于打漿和加熱時，求出總功率，再利用W＝Pt求正常工作lmin所消耗電能。 【2】．如圖是某種電加熱器的電路工作原理圖。有總控開關(guān)S1，溫控開關(guān)S2，兩個加熱電阻絲R1，R2（阻值不變）。該加熱器部分參數(shù)己知：額定電壓220V，加熱功率為4840W，保溫功率為400W．求： （1）當(dāng)S1，S2都閉合，該加熱器處于　　　?。ㄟx填“加熱”或

10、”保溫”）狀態(tài)時，電路中的總電流　　　　　　； （2）傍晚用電高峰期，若實際電壓只有200V時，加熱器保溫狀態(tài)下的實際功率　　　　。（保留整數(shù)） 【答案】加熱 22A 331W 【解析】 電路中的總電流I===22A。 （2）當(dāng)開關(guān)S1閉合，S2斷開，電路為R2的簡單電路，此時處于保溫狀態(tài)， 由P=可得，電阻R2的阻值： R2===121Ω， 根據(jù)P=U2RP=U2R可得，當(dāng)電路兩端電壓為200V時，加熱器保溫狀態(tài)下的實際功率： P實際==≈331W。 答：（1）加熱；電路中的總電流為22A； （2）加熱器保溫狀態(tài)下的實際功率為331W。 點睛：本題考查了并聯(lián)電路的

11、特點和電功率公式的靈活運用，關(guān)鍵是知道加熱功率為兩電阻并聯(lián)時的功率； 【3】．如圖甲所示的養(yǎng)生壺是指一種用于進(jìn)行養(yǎng)生保健的可以烹飲的容器，類似于電熱水壺，裝滿水時，水的質(zhì)量是2kg，有加熱和保溫兩檔，簡化的工作電路如圖乙所示。某次該養(yǎng)生壺裝滿初溫為20℃的水，接在家庭電路中，它正常工作時的功率和時間關(guān)系如圖丙所示（外界大氣壓為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）。求： （1）當(dāng)開關(guān)S1、S2均閉合時，養(yǎng)生壺處于什么狀態(tài)？此時電阻R2的阻值是多少？（保留1位小數(shù)） （2）保溫時通過養(yǎng)生壺插頭的電流為多少？（保留1位小數(shù)） （3）若通電10min恰好將一壺水燒開，則加熱養(yǎng)生壺的熱效率是多少？[水的比熱容是

12、4.2×103J/（kg?℃）] 【答案】（1）40.3Ω （2）1.8A （3）93.3% 電阻R1 的阻值：R1 =R總 -R2 =121Ω-40.3Ω=80.7Ω； （2）由P=UI可知，保溫時電流：I=P保溫/U=400W/220V≈1.8A； （3）由ρ=m/V可知，水的質(zhì)量為：m=ρV=1.0×103 kg/m3 ×2×10-3 m3 =2kg， 1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓水的沸點是100℃，水吸收的熱量： Q吸 =cm（t-t0 ）=4.2×103 J/（kg?℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×105 J， 由圖象可知，加熱時電熱水瓶的功率P加熱 =1200W，則 10min消耗電能產(chǎn)生的熱量：Q=W=P加熱 t=1200W×10×60s=7.2×105 J， 熱水瓶效率：η=Q吸/W×100%=6.72×105J/7.2×105J×100%≈93.3%