第十八章电功率专题训练多挡位电热器综合计算2021—2022学年人教版九年级物理全一册（Word版含答案）

第十八章 专题训练 多挡位电热器综合计算
某节能电炖锅如图所示，有关技术参数如表（不考虑加热时温度对电炖锅电阻丝阻值的影响）。
额定电压 电炖锅挡位 额定功率/W
220V 低温 220
中温 484
高温 660
（1）求电炖锅高温挡正常工作时的电流；
（2）求电炖锅中温挡加热电阻丝的阻值；
（3）用电高峰期，关掉家里的其它用电器，只让此电炖锅在中温挡工作，100s消耗的电能为4×104J，求此时电炖锅的实际电压。
型号 DSF31-65
额定功率 低温 880W
高温 4400W
额定电压 220V
额定频率 50Hz
小美家的卫生间里装有一种即热式电热水器，电热水器内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝，下表为该电热水器的铭牌。求：
（1）电热丝R1的阻值；
（2）低温状态下电阻丝R2的功率；
（3）若电热水器连续工作15分钟消耗的电能为1.1千瓦时，请计算说明电热水器处于哪种工作状态？
如图所示是某品牌养生壶的简化电路图,该养生壶有高温、中温和低温三种工作挡位,它的部分参数如表所示.
电源电压 220V
功率 低温档 275W
中温档 550W
高温档
容积 1.1L

(1)电阻、的阻值分别是多少
(2)满壶水的质量是多少
(3)该养生壶将满壶水从20℃加热至45℃,则水吸收的热量为多少
(4)该养生壶在额定电压下,处于高温挡状态,将满壶水从20℃加热至45℃,用时120s,该养生壶加热效率是多少
如图为一台两挡式电热水器的内部简化电路，S为温控开关，当S接a时电路中的电流为5A；当S接b时电路消耗的电功率为22W．求：
（1）R1的电阻；
（2）高温挡时电路消耗的电功率；
（3）在低温挡工作10s，电流通过R2所做的功。
如图是一款煲汤用的电热锅工作原理的简化电路图，该电热锅有两挡，分别是高温挡和保温挡.R1与R2均为电热丝，R1的阻值为176Ω，S1为温控开关，保温挡时的总功率是220W.求：
（1）保温挡时电路中的电流；
（2）高温挡时的电功率；
（3）若该电热锅煲汤时，高温挡工作0.5h，保温挡工作1h，则在此过程中消耗的电能是多少kW·h.
如图甲是某款电热水龙头，即开即热、冷热兼用。图乙是它的原理电路图，R1、R2为电热丝。通过旋转手柄带动开关S接通对应的电路，从而实现冷水、温水、热水之间切换。有关参数如表，不考虑温度对电阻丝阻值的影响。
（1）当开关与1、2触点接通时，电路中的电流是多大？
（2）当开关与2、3触点接通时，电路工作1min消耗的电能是多少？R2的电阻值是多大？
（3）根据实际需要，某物理兴趣小组同学尝试把热水额定功率降为3080W，而温水额定功率不变。则，可以将电热丝______（选填“R1”或“R2”）改为阻值______Ω的电阻丝。
产品名称 即热式热水龙头
应用场所 厨房、卫生间
额定功率 温水2200W
热水3300W
额定电压 220V
额定频率 50Hz
防触电类型 Ⅰ类（最高等级）
如图甲所示的电压力锅，图乙是它的简化电路图，其中R1、R2是定值电阻。闭合开关S1，开关S2接b；电压力锅处于加热状态，此时的功率为P1=1320W，通过R1的电流为I1；当锅内的气压达到设定值时，S2自动接a，S1仍闭合，处于保压状态，此时的功率为P2，通过R2的电流为I2，且I1=5I2。如图丙所示是某次完整的做饭过程中，电压力锅消耗的电功率与时间的关系。
求：（1）电压力锅处于正常加热状态时，通过电阻R1的电流I1。
（2）电压力锅在丙图所示的这次做饭过程中耗电多少kW h？（不考虑能量损失）
如图甲、乙所示是某调温型电烤箱和简化电路图，它的工作电压为220V，R1和R2均为电烤箱中的加热元件，R2的阻值为70Ω，当只闭合S1时为低温挡，低温挡电烤箱的电功率为440W。
（1）发热电阻R1的阻值是多少？
（2）高温挡的电功率是多少？
（3）小余发现傍晚用电高峰时，电烤箱内比平时温度低，他猜想是用电高峰时电压偏低所致，于是他想用电能表和秒表测量家庭电路的实际电压，傍晚用电高峰时，他关闭家里所有用电器，只让电烤箱以高温挡工作，发现在1分钟内电能表的转盘转了50转，电能表的铭牌如图丙所示，则用电高峰时家庭电路的实际电压为多少？（不考虑电阻值随温度的变化）
图甲是一种新型家用电器-电压力锅，图乙是某型号电压力锅工作电路简图，表中数据是其部分参数．其中R是主加热器，R0是保压加热器．接通电路后，开关S自动与触点a、b接通，开始加热．当锅内温度达到105℃．开关S自动与a、b断开，开始保压．现将5kg初温为25℃的水加入电压锅中，热量损耗不计，已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）。求
额定电压（V） 220V
主加热噐额定功率（W） 700W
保压加热器额定功率（W） 60W
保压温度（℃） 105℃
最大盛水量（kg） 6kg
（1）电压力锅加热状态时主加热噐R的电阻？
（2）电压力锅多少min后开始保压？
（3）电压力锅在保压状态下工作30min所消耗的电能？
如图甲，多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎，图乙是该养生壶的简化电路图，R1、R2均为加热电阻且阻值不随温度而变化。当养生壶正常工作时，它的加热功率为968W，保温总功率为121W。图丙是小明家的电能表表盘示意图，某天傍晚小明只将该养生壶接入家中电路加热食物，观察到家中电能表指示灯在1min闪烁了40次。求：
（1）养生壶加热状态正常加热时的电流；
（2）电阻R2的阻值；
（3）养生壶的实际功率及当天傍晚家中电路的实际电压。
如图甲所示，这是小梦新买的一款迷你型恒温电热杯垫，它具有加热、保温两挡功能，能够对杯中的饮品进行加热，使饮品的温度长期保持在55℃左右，其主要参数如表所示，杯垫内部简化电路如图乙所示。
产品名称 智能恒温电热杯垫
额定电压 220V
额定加热功率 16W
额定保温功率 8W
（1）当开关S1闭合，开关S2断开时，电热杯垫处于______（选填“加热”或“保温”）挡。
（2）电热丝R2的阻值为多少？
（3）用电热杯垫将200g的水由15℃正常加热到55℃需要40min，则该电热杯垫的加热效率是多少？[c水=4.2×10 J/（kg ℃）]
（4）某天早上小梦将该电热杯垫接入家庭电路中单独工作，用该电热杯垫给牛奶加热，观察到家里电能表（如图丙所示）的转盘40min内转了30转，则加热牛奶时该电热杯垫的实际加热功率是多大？
如图甲所示的小浣熊电煮锅，可以通过控制开关实现高、中、低三档加热，其简化电路图如图乙所示。、、均为电热丝，已知，电煮锅的部分参数如下表。求：

额定电压 220V
高温档功率 1210W
中温档功率 440W
低温档功率
容量 2L
电煮锅的低温档功率是多少？
某次小明关闭其它用电器只用电煮锅高温档烧水炖汤时，观察到电能表的转盘在1min内转了50转电能表的表盘上标有，求家庭电路的实际电压。
若不计热量损失，电煮锅在额定电压下使用高温档加热，2L水从升高到，需要多长时间？
参考答案
1.解：（1）由表中数据可知，电炖锅高温挡的功率P高温=660W，
由P=UI可得，电炖锅高温挡正常工作时的电流I===3A；
（2）由表中数据可知，中温挡的功率P中温=484W，
由P=可得，电炖锅中温挡加热电阻丝的阻值R===100Ω；
（3）电炖锅在中温挡工作的实际功率：
P实===400W，
由P=可得实际电压：
U实===200V。
答：（1）电炖锅高温挡正常工作时的电流为3A；
（2）电炖锅中温挡加热电阻丝的阻值为100Ω；
（3）此时电炖锅的实际电压为200V。
2.解：（1）由电路图可知，当开关S1断开、S2闭合时，R1、R2串联，电路的总电阻最大，
电源电压U一定，由P=UI=可知，此时总功率最小，电热水器处于低温档；
同理可知，当S1闭合、S2断开时，电路为R1的简单电路，总电阻最小，总功率最大，电热水器处于高温档，
则电热丝Rl的阻值：
R1===11Ω；
（2）当开关S1断开、S2闭合时，R1、R2串联，电热水器处于低温档，
由P=UI可得，低温状态下电路中的电流：
I===4A，
电热丝R1的电功率：
P1=I2R1=（4A）2×11Ω=176W，
因电路的总功率等于各用电器功率之和，
所以，低温状态下电热丝R2的功率：
P2=P低-P1=880W-176W=704W；
（3）电热水器连续工作15分钟消耗的电能为1.1千瓦时，则电热水器的功率：
P===4.4kW=4400W，
由P=P加热可知，电热水器处于加热状态。
答：（1）电热丝R1的阻值为11Ω；
（2）低温状态下电阻丝R2的功率为704W；
（3）通过计算可知电热水器处于加热状态。
3.解：（1）由图知，当开关S1断开，S2接A时，电阻R1、R2串联，电路中的总电阻最大，由P=UI=可知，总功率最小，此时为低温挡；
当开关S1闭合，S2接B时，电阻R1、R2并联，电路中的总电阻最小，由P=UI=可知，总功率最大，此时为高温挡；
当S2接A，S1闭合时，R2被短路，只有电阻R1接入电路，养生壶处于中温挡。
养生壶处于中温挡时，由P=得电阻R1的阻值：R1===88Ω，
低温挡时电路的总电阻：R===176Ω，
电阻R2的阻值：R2=R-R1=176Ω-88Ω=88Ω。
（2）根据ρ=知，水的质量：m=ρ水V=1.0×103kg/m3×1.1×10-3m3=1.1kg，
（3）该养生壶将满壶水从20℃加热至45℃，水吸收的热量：
Q吸=c水m（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×1.1kg×（45℃-20℃）=1.155×105J。
（4）高温挡的功率：P高温===1100W，
由P=可得，使用高温挡正常加热120 s消耗的电能：W=P高t=1100W×120s=1.32×105J，
养生壶高温挡的加热效率：η=×100%=×100%=87.5%。
答：（1）电阻R1的阻值为88Ω；R2的阻值为88Ω；
（2）满壶水的质量是1.1kg；
（3）水吸收的热量为1.155×105J；
（4）养生壶的加热效率是87.5%。
4.解：（1）当S接a时，电路为R1的简单电路，电热水器处于高温档位，
由I可得，R1的电阻：
R144Ω；
（2）高温挡时电路消耗的电功率：
P高＝UI高＝220V×5A＝1100W；
（3）当S接b时，两电阻串联，电热水器处于低温档位，
电路中的电流：
I低0.1A，
电路中的总电阻：
R总2200Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，R2＝R总﹣R1＝2200Ω﹣44Ω＝2156Ω，
工作l0s电流通过R2产生的热量：
Q2＝I低2R2t＝（0.1A）2×2156Ω×10s＝215.6J。
答：（1）R1的电阻为44Ω；
（2）高温挡时电路消耗的电功率为1100W；
（3）在低温挡工作l0s，电流通过R2产生的热量为215.6J。
5.解：（1）只闭合开关S，电热锅处于保温挡，根据P=UI可知，此时电路中的电流I===1A；
（2）电热锅处于保温挡时，电路的总电阻R总===220Ω，则R2=220Ω-176Ω=44Ω；
同时闭合两开关，电路为R2的简单电路，电热锅处于高温挡，
此时的电功率P高温===1100W；
（3）根据P=可知，在此过程中消耗的电能
W=P高温t1+P保温t2
=1100×10-3kW×0.5h+220×10 -3kW×1h=0.77kW h。
6.R2 55
7.解：
（1）闭合开关S1，开关S2与触点b接通时，电路为R1的简单电路，电压力锅处于加热状态，
由P=UI可得，通过电阻R1的电流：
I1===6A；
（2）当锅内的气压达到设定值时，S2自动与触点b断开并与触点a接通，此时电路为R2的简单电路，电压力锅处于保压状态，
由I1=5I2可得，此时电路中的电流：
I2=I1=×6A=1.2A，
则保压状态时的功率：
P2=UI2=220V×1.2A=264W；
由图丙可知，加热时间t1=10min=600s，保压时间t2=20min-10min=10min=600s，
由P=可得，电压力锅在这次做饭过程中消耗电能：
W=W1+W2=P1t1+P2t2=1320W×600s+264W×600s=9.504×105J=0.264kW h。
答：（1）电压力锅处于正常加热状态时，通过电阻R1的电流I1为6A；
（2）电压力锅在丙图所示的这次做饭过程中耗电0.264kW h。
8.解：
（1）当只闭合S1时，R1、R2串联，处于低温挡，由P=可得：
R串===110Ω，
发热电阻R1的阻值：
R1=R串-R2=110Ω-70Ω=40Ω；
（2）当S1、S2都闭合时，电路中只有电阻R1接入电路中，根据P=可知，此时电路中电阻较小，功率较大，为高温挡；
高温挡的电功率：
P高温===1210W；
（3）“3000r/（kW h）”表示电路中每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转3000转，
电能表转盘转50转时，高温挡时电烤箱消耗的电能：
W=kW h=×3.6×106J=6×104J，
t=1min=60s，
电烤箱的实际功率：
P===1000W，
高温挡时电阻R1=40Ω，由P=得实际电压：
U实===200V。
答：（1）发热电阻R1的阻值是40Ω；
（2）高温挡的电功率是1210W；
（3）用电高峰时家庭电路的实际电压为200V。
9.解：（1）已知主加热器额定功率P主加热=700W，
根据P=可得，电压力锅加热状态时主加热器R的电阻：R==≈69Ω；
（2）水的温度达到105℃时，水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×5kg×（105℃-25℃）=1.68×106J，
因热量损耗不计，则消耗的电能：W加热=Q吸=1.68×106J，
由题意和电路图可知，加热时，两个加热器并联，
根据P=可得，电压力锅加热到开始保压的时间：
t加热==≈2210s≈36.8min；
（3）电压力锅在保压状态下工作30min所消耗的电能：W保压=P保压t保压=60W×30×60ss=1.08×105J；
答：（1）电压力锅加热状态时主加热器R的电阻约为69Ω；
（2）电压力锅大约36.8min后开始保压；
（3）电压力锅在保压状态下工作30min所消耗的电能为1.08×105J。
10.解：
（1）开关S接a时电路为R1的简单电路，此时电路中的电阻小，电源电压U一定，根据P=可知，电路中的总功率大，为加热挡；
由P=UI可得，该养生壶高温挡加热时的电流：I===4.4A；
（2）开关S接a时电路为R1的简单电路，为加热挡；由P=可得R1的阻值：
R1===50Ω；
开关S接b时两电阻串联，为保温挡，
由P=可得，此时电路的总电阻：R总===400Ω；
则电阻R2的阻值：R2=R总-R1=400Ω-50Ω=350Ω；
（3）3000r/kW h表示电路每消耗1kW h的电能，电能表的转盘转3000r，
则电能表转盘转80r消耗的电能：W=kW h，
此养生壶的实际功率：P实===0.8kW=800W；
根据P=可知，实际电压为：U'===200V。
答：（1）该养生壶高温挡加热时的电流为4.4A。
（2）电阻R2的阻值为350Ω。
（3）此时的电压为200V。
11.保温
12.解：（1）当S接高温档触点时，电路为R3的简单电路，
由可得，R3的阻值：；
当S接低温档触点时，R1、R3串联，则电煮锅的低温档功率：；
（2）电能表转了50转所消耗的电能：；
；
由得，；
（3）水的体积：V=2L=2dm3=2×10-3m3，
由ρ=可得，水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg，
水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×2kg×（100℃-12℃）=7.392×105J，
不计热量损失时，消耗的电能：W=Q吸=7.392×105J，
由P=可得，需要的加热时间：。
答：（1）电煮锅的低温档功率是242W；
（2）家庭电路的实际电压为200V；
（3）若不计热量损失，电煮锅使用高温档加热，使2L水从12℃升高到100℃，需要611s。