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

第十八章 专题训练 多挡位电热器综合计算
1．在综合实践活动中，兴是小组设计了一款双档位电加热器，利用产生的蒸汽加湿或消毒，电加热器工作时，高档先将水箱内的水加热到100℃，低档维持水沸腾确保蒸汽不断产生。如图甲是其内部简化电路，S1和S均为自动控制开关，当水温达到100℃时S1自动断开，当水的质量低于0.2kg时S自动断开，R1、R2均为电热丝。水箱加满水后闭合开关，电加热器正常工作时电流随时间变化的图像如图乙。已知水箱容量2.2L，水的初温为20℃。[，]
（1）求低档工作时加热器的电功率；
（2）求R1的电阻；
（3）求电加热器高档位工作的加热效率。
2．图甲是小虎家新安装的某款即热式电热水龙头，图乙是它的电路原理图，R1、R2为电热丝（不考虑温度对电阻丝的影响），通过旋转手柄改变与开关S接触的两个相邻触点，实现冷水、温水、热水之间切换，有关参数如表。
额定电压 220V
额定功率 温水 2200W
热水 3000W
求：（1）当水龙头放热水时，正常工作10s，产生的热量是多少？
（2）当开关S接触2、3触点时，此时电路中的电流是多少？
（3）电热丝R1的电阻是多少？
3．图甲是两挡空气炸锅，图乙是其内部简化电路，R1、R2均为发热体，将开关S分别置于1、2两位置时，空气炸锅处于不同的挡位。已知两挡空气炸锅的高温挡功率为900W，R2阻值为96.8Ω。求：
（1）发热体R1的阻值是多少？
（2）不计热量损失，用高温挡将200g牛柳从40℃加热到190℃，需要多长时间？【】
4．某家用电热水壶有加热和保温两挡，内部电路简化示意图如图甲所示，其中R1和R2均为阻值不变的发热电阻，某次使用该电热水壶烧水过程中，消耗的电功率随时间变化的图象如图乙所示。求：
（1）电阻R2的阻值；
（2）保温时电阻R1的实际功率；
（3）给1.2kg的水加热，使水温从20℃升至80℃，热水壶的工作效率为90%，需要加热多长时间？[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
5．小华对家里带有预约功能的电中药壶进行观察，铭牌如表。其内部基本电路原理如图甲，其中R1、R2均为加热电阻，R2阻值为484Ω，小华用水代替中药做了相关研究，从开始预约到煮好后断电，其消耗的功率随时间变化的图像如图乙（ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg ℃））
（1）预约过程中消耗的电能是多少kW h？
（2）R1的阻值是多少Ω？
（3）若此电中药壶的高温挡加热效率为84%，将1.5L水从20℃加热至100℃，需要多长时间？
6．如图甲是一种电热紫砂壶，这种壶能自动调节炖汤的“火力”，炖出的汤不仅味道香醇，还可节约能源。图乙是它的简化电路图，接通电源后防干烧开关S1闭合（无水加热超过设定温度时自动断开），当汤的温度达到沸点时，开关S2自动断开，维持小火炖煮。图乙中L为“6V，10mA”的指示灯，R0为限流电阻，R1＝165Ω和R2＝55Ω均为加热电阻且阻值不随温度改变。求：
（1）指示灯L正常工作时，限流电阻R0阻值。
（2）正常工作时，电热紫砂壶在维持“小火”炖煮时，通过加热电阻R2的电流。
（3）正常工作时，求电热紫砂壶“大火”加热10min加热电阻产生的热量。
电源 220V
容积 1.5L
高温挡功率 500W
低温挡功率 100W
预约功率 10W
7．如图所示，是某家用电热水壶内部的电路简化结构图，其中R1、R2为阻值相同的电热丝，有甲、乙、丙、丁四种不同的连接方式。该电热水壶有高温、中温、低温三挡，中温挡的额定功率为500W，求：
（1）甲、乙、丙、丁哪种连接方式电热水壶处于中温挡？R1的阻值是多少？
（2）电热水壶调至中温挡正常加热，将2kg温度为30℃的水烧开（标准大气压下）需要20min，水所吸收的热量及电热水壶的效率；
（3）电热水壶高温挡的额定功率。
8．如图甲为一款有高、中、低温三挡的家用蒸气电熨斗，为了方便计算与理论处理，其电路原理可以用如图乙表示，合理控制开关，可以实现控温。R1、R2、R3为电热丝，R2＝R3且电阻丝的电阻不随温度变化。如果电源电压恒为100V时，高温挡的功率为1000W，低温挡为400W，则：
（1）电熨斗在高温挡状态下正常工作1分钟消耗多少电能？
（2）R1的阻值为多大？
（3）中温挡的电功率为多大？
9．有一款新型电热水壶，有高温、中温和低温三挡，可智能调节，它的等效电路图如题图所示，其中：电源电压恒为220V，发热电阻R1和R2的阻值相等（忽略温度变化对电阻值的影响），中温挡的功率为550W，单刀双掷开关S2可接a或b触点。
（1）求电阻R1的大小；
（2）求电热水壶处于低温挡时的电功率；
（3）在标准大气压下，电热水壶内装有质量为2kg、初温为20℃的水，如果高温挡加热7min所产生的热量全部被水吸收，求水升高的温度。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）]
10．随着生活质量的提升，各类空气炸锅、电烤箱、烧烤炉走进了千家万户，小明家新买了一个三档位的电烤箱，小明研究电烤箱加热板部分，画出了其简化电路如图甲所示，R1、R2是定值电阻，可通过旋转开关实现高、中、低档位切换。电烤箱的相关参数如表格所示，求：
（1）电烤箱在低温档正常工作时的电流；
（2）电烤箱中R2的阻值是多少欧姆；
（3）若在用电高峰期，家庭电路的实际电压为会降低，电烤箱在中温档工作3min能使图乙中的电能表（不受电压影响）表盘转动105圈，则此段时间中温档产生的热量是多少J。
额定电压 220V
高温档功率
中温档功率 800W
低温档功率 440W
11．如图甲所示是一款加热杯，可以通过控制开关实现高、中、低三挡加热，其简化电路图如图乙所示。R1、R2、R3均为电热丝，已知R1=176Ω，加热杯的部分参数如下表所示。求：
额定电压 220V
高温挡功率 1100W
中温挡功率 440W
低温挡功率
容量 1L
（1）用此加热杯使1L水从20℃烧开（标准气压下），水吸收的热量是多少？
（2）R1___________R2（选填“大于”“小于”或“等于”）；
（3）加热杯的低温挡功率是多少？（写出计算过程）
12．小明家买了一台电烤箱，发热功率有高、中、低三个挡位。小明根据电烤箱的工作情况，跟同学们在实验室组成的模拟电烤箱的实验电路如图所示。电源输出电压稳定为6V，两个发热电阻分别为R1=10Ω，R2=20Ω。单刀双掷开关S2可分别与触点a、b接通。请你参与小明他们的研究，分析和解答以下问题：
（1）两个开关分别处于什么状态时，模拟电烤箱电路处于“低”挡位？为什么？
（2）模拟电烤箱电路处于“中”挡位工作时，消耗的电功率是多少？
（3）模拟电烤箱电路处于“高”挡位工作时，通电10min，电流产生多少热量？
参考答案
1．（1）440W；（2）27.5Ω；（3）80%
2．（1）30000J；（2）10A；（3）60.5Ω
3．（1）；（2）
4．（1）90.75Ω；（2）100W；（3）210s
5．（1）0.08kW h；（2）121Ω；（3）1200s
6．（1）2.14×104Ω；（2）1A；（3）5.28×105J
7．（1）丙图， 96.8Ω；（2）5.88×105J， 98%；（3）1000W。
8．（1）6×104J；（2）15Ω；（3）625W
9．（1）88Ω；（2）275W；（3）55℃
10．（1）2A；（2）49.5Ω；（3）1.26×105
11． 3.36×105J 大于 220W
12．（1）1.8W；（2）3240J