人教版物理九年级下册课课练：专题训练：用电器多挡位问题（含答案）

专题训练
[用电器多挡位问题]
类型一　电热器的多挡位问题
　　方法诠释:电热器通常有“高温挡”“中温挡”“低温挡”。根据电功率的公式P=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。所以在高温挡时电路中的总电阻最小,在低温挡时电路中的总电阻最大。
1.如图图图示,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乙>Q甲>Q丙 D.Q甲>Q丙>Q乙>Q丁
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　　　　。如图图图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”)挡位;如图图图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”)挡位。
　3.如图图图示是电热水壶的工作电路图,闭合开关S1,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1210 W,则电阻R1=　　 　　Ω。如图图图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。
4.[2021·眉山] 如图图图示是某种电热器工作的部分电路图,电源电压U=220 V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440 W。求:
(1)R1和R2的电阻值。
(2)电热器处于高温挡时的总功率。
(3)如图图图果在高温挡下工作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。[水的比热容为c=4.2×103 J/(kg·℃)]
5.如图图图所示,小程的爸爸送给她一个智能加热眼罩,她查阅使用说明书,发现眼罩加热电路有高、中、低三挡并可手动调节,其额定电压为6 V,低温挡、中温挡的额定功率分别为3 W和6 W。利用所学的电学知识她设计了一个如图图图图乙所示的等效电路,用两定值电阻R1和R2表示两电热丝,单刀双掷开关S1可接a或b。当智能加热眼罩正常工作时,求:
(1)低温挡加热的电流。
(2)电阻R1的阻值。
(3)高温挡加热的额定功率。
　　　　　　　　　　
类型二　用电器的多挡位问题
　　方法诠释:常见的家用小电器处于不同的工作状态时,电动机和电热丝单独工作或同时工作,从而实现多挡位的工作需要。
6.小明的妈妈为了改善早餐的营养搭配,买了一台全自动豆浆机,如图图图所示。豆浆机的主要结构:中间部位是一个带动刀头的电动机,用来将原料进行粉碎打浆;外部是一个金属圆环形状的电热管,负责对液体加热煮沸,如图图图图乙所示。下表是这个豆浆机的主要技术参数,如图图图图丙所示是豆浆机正常工作做一次豆浆的过程中电热管和电动机交替工作的P-t图象。请解答下列问题:
型号 SYL-624
额定电压 220 V
频率 50 Hz
电动机功率 120 W
加热功率 1210 W
容量 1000 mL
(1)由图丙可知,豆浆机中的电动机和电热管的连接方式是　　　　。电热管工作时把电能转化为　　　　能。
(2)豆浆机中电热管的电阻是多大
(3)豆浆机正常工作做一次豆浆,总共消耗的电能是多少
7.某简易电吹风简化电路如图图图示,其主要技术参数如图图图下表,在家庭电路中使用该电吹风,通过计算回答:
(1)当电吹风吹冷风时,通过电动机的电流。
(2)电热丝的电阻。
(3)小月用此吹风机热风挡5 min把头发吹干,则电热丝产生的热量是多少。
额定电压 220 V
额定功率 热风时:990 W
冷风时:110 W
8.[2021·张家界] 佳佳将自己的压岁钱省下来给奶奶买了一款足浴盆。这款足浴盆工作时的简化电路如图图图示,它有加热功能和按摩功能。电动机线圈电阻为4 Ω,加热电阻正常工作时电功率为1 kW,电源电压为220 V稳定不变。问:
(1)启动按摩功能时,电动机启动,通过电动机线圈的电流为0.1 A,按摩20 min电动机线圈产生的热量是多少
(2)加热电阻正常工作时的电阻是多少
(3)足浴盆中体积为4 L、初温为20 ℃的水升高至40 ℃,水吸收的热量为多少 若加热时间为420 s,它的加热效率为多少 [c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
答案
1.C
2.大　少　小　小　多　大　低　高
3.闭合　40　108.9
4.(1)当扇形开关接bc时,仅R1连入电路,电热器处于低温挡,由电功率公式P=UI=得,R1===110 Ω,
所以R2=R1=×110 Ω=55 Ω。
(2)当扇形开关接cd时,R1和R2并联,电热器处于高温挡,R2的发热功率:P2=UI2===880 W。
发热总功率:P=P1+P2=440 W+880 W=1320 W。
(3)高温挡下工作7 min产生的热量:Q放=W=Pt=1320 W×420 s=5.544×105 J,
水吸收的热量:Q吸=Q放=5.544×105 J,
由Q吸=cm(t-t0)得,理论上水的末温:t末=t0+=40 ℃+=40 ℃+66 ℃=106 ℃,
在标准大气压下水的沸点为100 ℃,水沸腾过程中水温不再升高,不会达到106 ℃,所以水的末温应为100 ℃,水升高的温度为100 ℃-40 ℃=60 ℃。
5.(1)由P=UI可得,低温挡加热的电流:
I===0.5 A。
(2)当开关S2闭合、S1接b时,电路为R1的简单电路,眼罩处于中温挡,由P=可得,R1的阻值:R1===6 Ω。
(3)当开关S2断开、S1接b时,R1与R2串联,眼罩处于低温挡,则电路中的总电阻:
R===12 Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,R2的阻值:R2=R-R1=12 Ω-6 Ω=6 Ω,
当开关S2闭合、S1接a时,R1与R2并联,眼罩处于高温挡,因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,所以,电路中的总电阻:R'===3 Ω,
高温挡加热的额定功率:P高温===12 W。
6.(1)并联　内
(2)由题知,加热功率P1=1210 W,U=220 V,由公式P=变形得,豆浆机中电热管的电阻:R===40 Ω。
(3)由图象可知,豆浆机正常工作做一次豆浆,电热管工作时间t1=9 min=540 s,电动机工作时间t2=2 min=120 s,由公式P=变形得,豆浆机正常工作做一次豆浆消耗的电能:W=P1t1+P2t2=1210 W×540 s+120 W×120 s=6.678×105 J。
7.(1)开关接B、C触点时,只有电动机工作,由P=UI可得,吹冷风时,通过电动机的电流:
I冷===0.5 A。
(2)开关接A、B触点时,电动机和电热丝同时工作,且两者并联,电热丝的功率:PR=P热-P冷=990 W-110 W=880 W,
由P=可得,电热丝的电阻:R===55 Ω。
(3)5 min电热丝产生的热量:Q=W=PRt=880 W×5×60 s=2.64×105 J。
8.(1)线圈产生的热量:Q=I2RMt=(0.1 A)2×4 Ω×20×60 s=48 J。
(2)由电功率公式P=可得加热电阻阻值:
R加热===48.4 Ω。
(3)4 L=4×10-3 m3,由密度公式ρ=得,水的质量:
m=ρV=1.0×103 kg/m3×4×10-3 m3=4 kg,
水吸收的热量:
Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×4 kg×(40 ℃-20 ℃)=3.36×105 J,
加热电阻所消耗的电能:
W=Pt'=1000 W×420 s=4.2×105 J,
则足浴盆的加热效率:
η=×100%=×100%=80%。