人教版九年级物理全一册18.4焦耳定律之档位专题练习（含答案）

人教版九年级物理全一册18.4焦耳定律之档位专题练习（含答案）
档位问题一般在中招考试时会最为最后的大计算题出现，一般是9分题，主要体现在家用电器比较多，比如热水器、电饭锅、电热毯、电烤箱、豆浆机、吹风机等，其实做题的关键是只要把握住电阻越小档位越高这个原则就可以。
1．如图甲所示为某电热水壶的简化电路原理图，R1和R2为加热电阻，且阻值保持不变，R1＝44Ω，S为靠近加热盘的感温开关，1、2是开关连接的触点。某次烧水时，仅将电热壶接入220V的电路中，并按下开关S与触点1连接，10min后S自动切换到保温状态（S与触点2连接），保温时图乙所示电能表的转盘总共转过了150转。求：
（1）S与触点1连接时，通过电阻R1的电流I1是多大？
（2）保温时，共消耗了多少电能？
（3）如果电热水壶的保温功率是100W，请计算R2的阻值是多少Ω？
2．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。图乙是某品牌养生壶简化电路图。[ρ水＝1×103kg/m3，c水＝4.2×103J/(kg·℃)，g＝10N/kg]
项目 参数
电源电压（V） 220
低温挡功率（W） 275
中挡功率（W） 550
高挡功率（W） 1100
容积（L） 1
（1）开关S1、S2处于什么状态，养生壶为高温挡，说明判断依据；
（2）求R1的阻值；
（3）在标准大气压下，使用高温挡将初温是12℃的一壶水烧开，若养生壶高温挡加热效率为80%，求烧开一壶水需要的时间。
3．有一台饮水机，它的铭牌如下表，工作电路如图所示，S0是温控开关，可以自动控制饮水机的加热或保温状态。求：
饮水机
热水箱水量 2kg
额定电压 220v
加热功率 1000w
保温功率 44w
（1）将2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是多少 [c水=4.2x103J／(kg·℃)]
（2）若饮水机加热时产生的热量全部被水吸收，将2kg的水从20℃加热到100 ℃，需加热多长时间
（3）R2的阻值是多少
4．如图甲为小亮家新买的电煲锅，它有加热和保温两种功能，图乙是其简化电路，已知电源电压为 U=220V，R1=55Ω，R2=220Ω，c 米饭=4×103J/（kg·℃），请你综合应用所学知识解决下列问题：
（1）当 S 接 b 时，电煲锅处于　 　状态（选填“加热”或“保温”）
（2）若电煲锅内装有 1kg 米饭，从 12℃ 加热到 100℃，米饭吸收热量多少 J？
（3）若电煲锅的热效率为 80%，加热 1kg 米饭（从12℃ 加热到 100℃），电煲锅消耗的电能是多少 J？
（4）电煲锅的加热功率是多少
W？
（5）若电煲锅的热效率为 80%，加热 1kg 米饭(从甲12℃ 加热到 100℃)，需要时间多少 s？
5．自动饮水机已经普遍用于车站、学校等公共场所，它的简化电路图如图所示，电热丝电阻分别为R1、R2，请根据下表中说明书提供的信息计算（水的密度ρ水=1×103 kg/m3）
饮水机参数
热水温度 ≥90℃
热胆容积 2L
额定功率 1000W
保温功率 40W
额定电压 220V
频率 50Hz
（1）如果饮水机处在“加热”状态正常工作时，电热丝所产生的热量有80%被水吸收，饮水机的热胆装满水，水温由20℃加热到90℃，需用多长时间？
（2）开关S1断开时，饮水机处于什么状态
（3）电阻丝R1和R2的阻值分别是多少？
6．电吹风是现代家庭的常用电器．如图所示是电吹风的电路原理图，R是电热丝，M是带动风扇转动的电动机，某电吹风的主要技术参数如表所示：
额定电压 220V
频率 50Hz
吹热风时功率 800W
吹冷风时功率 80W
（1）当只闭合S1时，电吹风正常工作1min消耗的电能是多少J？
（2）当同时闭合S1、S2时，电吹风正常工作，通过R的电流为多大？（保留一位小数）
（3）当电吹风正常工作并且吹热风时，1min内电流通过R产生的热量是多少J？
7．如表所示，是某家庭电热饮水机说明书的一些数据，用时13min将1L的水在一个标准大气压下从20℃加热到沸腾．（ρ水=1.0×103kg/m3，c水=4.2×103J/（kg ℃））
热水箱容量 1L 加热时功率 500W
额定电压 220V 保温时功率 50W
求在这一过程中：
（1）电热饮水机工作时的最大电流；
（2）在加热过程中，电热饮水机消耗的电能；
（3）在加热过程中，电热饮水机中水吸收的热量．
8．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。
9．图示是一款自动炖煮机的简化电路图，、是两个完全相同的电热丝，为电源开关，通过控制开关、实现“低温”“中温”“高温”三个挡位间的切换。从该炖煮机铭牌信息中获知，其额定电压220V，加热效率为75%，但功率信息模糊不清。为研究该炖煮机的工作情况及有关信息，在炖煮机中装入的水，闭合开关，通过观察其电子显示屏（消耗电能忽略不计），记录有关信息如表格所示。水的比热容，求：
指示灯状态 工作时间 水温变化
高温灯亮 34℃升至100℃
中温灯亮 100℃保持不变
低温灯亮 100℃保持不变
（1）水吸收的热量；
（2）炖煮机高温挡时的功率；
（3）炖煮机消耗的电能。
10．如图甲所示为小明家的电饭锅，铭牌上附有中国能效标识，从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级，额定电压为220V，加热功率为1210W。电饭锅的简化电路图如图乙所示，有加热和保温两挡，由开关S调节，其中R1和R2均为发热电阻，且阻值不随着温度的变化而改变。求：
（1）小明想利用如图丙所示的电能表测量电饭锅的保温功率，他关闭家里的其它用电器，让电饭锅处于“保温”状态下正常工作，观察到电能表转盘在5min内转了22圈。则该电饭锅的保温功率为多少？
（2）电阻R1、R2的阻值分别为多少？
（3）小明上网查询了解，国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时，三级能效的热效率值（电热转化效率）范围为81%≤η<86%。他用学过的知识对电饭锅进行测试：在加热状态下，将温度为23℃、质量为2.2kg的水加热到100℃，电饭锅正常工作用时700s。已知c水=4.2×103J/(kg·℃)，请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。
11．如图所示是一款家用电热壶的内部简化电路图，它通过温控开关S可自动实现加热、保温两个挡位的转换，保温挡的额定功率为110W，R1、R2是两个阻值不变的发热元件，R2＝48.4Ω，求：
（1）R1的阻值。
（2）加热挡的额定功率。
（3）若电热壶内装有1L的水，现用加热挡使水从25℃升高到100℃，水吸收的热量是多少？
（4）不计热量损失的情况下，在（3）中若实际加热时间为300s，则电热壶的实际加热功率是多少？
12．如图是某电热锅内部简化电路图，电源电压恒为220V，R1、R2是电热丝，R1的阻值为55Ω。开关S、S1同时闭合时是高温挡，只闭合开关S时是低温挡，低温挡功率为440W。试求：
（1）低温挡工作时的电流是多少？
（2）R2的阻值是多少？
（3）高温挡工作5min，消耗的电能是多少？
13．如图所示的电路中，电阻R1的阻值为10Ω，电源电压不变．当开关S接1时，电压表的示数为8V，电流表的示数为1.2A．求：
（1）R2的阻值是多少？
（2）当开关S接2时，若通电1min，电阻R2产生的热量是多少？
14．在如图所示电路中，电源电压不变，R1＝10Ω，R2＝5Ω。
（1）当只闭合开关S2，断开S1、S3时，电流表的示数为0.4A，求电源电压；
（2）当闭合开关S1、S3，断开S2时，求通电10s内电阻R1产生的热量。
15．小梅妈妈经常使用某品牌便携式挂烫机。它是利用高温水蒸气熨烫衣服的，其工作电压为220V。挂烫机工作时加热功率有高、低两个档位，如图所示是其内部的简化电路图，其中R1和R2为发热电阻。当选择开关拨动到与触点B、C接融时处于低温档加热，此时只有R1接入电路，电路中的电流是2A；当选择开关拨动到与触点A、B接触时处于高温档加热，此时R1和R2同时接入电路，电路中的电流是5A。求：
（1）挂烫机高温档加热时的电功率多大；
（2）高温档加热时通过R2的电流是多少；
（3）发热电阻R1的阻值是多少；
（4）低档工作50s，电阻R1产生多少热量。
16．小梅家的电热水器有“关”、“加热”和“速热”三个档位，其简化电路如图所示。若电热丝R1的阻值是48.4Ω，通过计算回答：该电热水器在“加热”档位工作时
①通过它的电流是多少安？
②它的电功率是多少瓦？
③它工作100s消耗了多少焦的电能？
17．图甲是最大功率为1000W的电煎锅，它分为高、中、低三挡。图乙是其简化电路图，S为总开关，S0为调挡开关，转动S0可将开关调至1、2、3位置。R1、R2、R3为发热电阻且阻值相等。求：
（1）电煎锅的中挡电功率；
（2）将电煎锅调至中挡煎制食物时，3分钟可将50g食物从4℃加热至139℃，电煎锅加热食物的效率。【食物的比热容取4.0×103J/（kg ℃）】
答案
1.（1）解：由图甲可知，当开关S与触点1连接时，电路中只有R1，电路中电阻较小；当开关S与触点2连接时，电路中R1、R2串联，电路中电阻较大；电源电压一定，由 可知，当开关S与触点1连接时，电路电功率较大、电热水壶处于加热状态；当开关S与触点2连接时，电路电功率较小、电热水壶处于保温状态。S与触点1连接时，电路中只有R1，通过电阻R1的电流为
答：S与触点1连接时，通过电阻R1的电流是5A；
（2）解：电能表上所标“ ”表示电路中每消耗 的电能，电能表的转盘转3000转，转盘转150转（保温）时，电热水壶消耗的电能为
答：保温时，共消耗了 的电能；
（3）解：由题知保温功率 ，由 得电路中的总电阻为
R2的阻值为
答：如果电热水壶的保温功率是100W，R2的阻值是440Ω。
2.（1）解：由电路图可知，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，根据 可知，此时总功率最大，所以此时养生壶为高温挡。
答：当开关S1闭合，S2接B时，为高温挡，因为此时电阻R1、R2并联，电路中的总电阻最小，总功率最大；
（2）解：由电路图可知，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，根据 可知，此时总功率最小，所以此时养生壶为低温挡；当S2接A，S1闭合时，R2被短路，只有电阻R1接入电路，根据 可知，此时养生壶处于中温挡；根据P＝UI可得，正常工作时通过R1的电流
R1的阻值
答：电阻R1的阻值是88Ω
（3）解：根据 可得，水的质量m＝ρ水V＝1×103kg/m3×1×10-3m3＝1kg
所以当水烧开后，吸收的热量Q吸＝c水m(t﹣t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃﹣12℃)＝3.696×105J
由 可得消耗的电能
由 可得，烧开一壶水需要的时间为
答：烧开一壶水需要的时间为420s。
3.（1）解：Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg ℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J
（2）解：t=
（3）解：当S闭合、S0断开时，电路中只有R2，总功率较小，为保温状态。
由 得R2=
4.（1）保温
（2）米饭吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃-12℃）=3.52×105J；
（3）由η=可得，电煲锅消耗的电能：W===4.4×105J；
（4）当S接a时，电煲锅处于加热状态，则电煲锅的加热功率：
P===880W；
（5）由P=可得，需要的加热时间：t′===500s。
5.解：（1）由ρ=得，热胆内水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3=2kg由题意得，ηW=Q吸即ηPt=cm（t2﹣t1）则t= = =735s．（2）当开关断开时，两电阻串联，由P=UI= 得，此时总电阻较大，电功率较小，为保温状态；（3）当开关闭合时，R1被短路，此时处于加热状态，由P=UI=得，R2= = =48.4Ω；S1断开时，饮水机处于保温状态，两电阻串联，由P=UI=得，R总= ==1210Ω；则R1=R总﹣R2=1210Ω﹣48.4Ω=1161.6Ω．答：（1）水温由20℃加热到90℃，需用735s；（2）保温；（3）电阻丝R1和R2的阻值分别是：1161.6Ω、48.4Ω．
6.解：（1）只闭合S，电路只有电动机工作，即P冷=80W．∴消耗电能：W=Pt=80W×60s=4.8×103J．（2）同时闭合S、S1，电路为电动机与电热丝并联，吹热风，∴P总=800W，UR=U=220V．∴电热丝功率：PR=P总﹣PM=800W﹣80W=720W，电热丝电流：IR==≈3.3A．（3）吹热风时，电动机与电热丝并联，∴PR=720W．电热丝消耗的电能全部转化为内能：∴产生热量：Q=W=Pt=720W×60s=4.32×104J．答：（1）当只闭合S时，电吹风正常工作lmin消耗的电能是4.8×104J．（2）当同时闭合S、S1时，电吹风正常工作，通过R的电流为3.3A．（3）吹热风时，1min内电流通过R产生的热量是4.32×104J．
7.解：（1）加热时电流最大，根据P=UI可得：
I==≈2.27A；
（2）加热时间：
t=13min=13×60s=780s，
在加热过程中，电热饮水机消耗的电能：
W=Pt=500W×780s=3.9×105J；
（3）水的体积：
V=1L=10﹣3m3，
ρ=可得，水的质量：
m=ρ水V水=1.0×103kg/m3×10﹣3m3=1kg，
水吸收的热量：
Q吸=c水m水（t﹣t0）=4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣20℃）=3.36×105J．
答：（1）电热饮水机工作时的最大电流约为2.27A；
（2）在加热过程中，电热饮水机消耗的电能为3.9×105J；
（3）在加热过程中，电热饮水机中水吸收的热量为3.36×105J．
8.（1）解：由题意可知，低温挡工作时开关S1断开，由乙图可知加热器抵挡工作电流为2A。则加热器的电功率为
答：低档工作时加热器的电功率440W；
（2）解：低温挡工作时，R2的电阻为
当两个开关都闭合，两个电阻并联，电路的总电阻最小，由可知电功率最大，处于高温挡，总电流为10A，则由并联电路特点得
即
解得。
答：R1的电阻为27.5Ω；
（3）解：电加热器高温挡工作7min时，电热为
水吸热为加热效率为
答：电加热器高挡位工作的加热效率为80%。
9.（1）解：水吸收的热量
答：0~14min水吸收的热量为1.386×106J
（2）解：高温挡消耗的电能
高温挡的功率
答：炖煮机高温挡时的功率为2200W；
（3）解：高温挡工作时，据 知，电路中的电阻较小，由电路图知，和并联，电阻丝的阻值
时，低温挡工作，据 知，电路中的电阻较大，和串联，低温挡的功率
低温挡消耗的电能
答：炖煮机24~29min消耗的电能1.65×105J。
10.（1）解：由丙图可知，5min中电饭锅消耗的电能
电饭锅的保温功率
答：电饭锅的保温功率88W
（2）解：由乙图可知，闭合开关S，电路中只有R1，电功率较大，为加热状态；断开开关S，R1与R2串联，电功率较小，为保温状态。根据P=UI，
R1的电阻为
R1和R2的总电阻为
R2的电阻为R2=R总-R1=550Ω-40Ω=510Ω
答：R1的电阻为40Ω，R2的电阻为510Ω；
（3）解：由题可知，水升高的温度Δt=100℃-23℃=77℃
水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×2.2kg×77℃=7.1148×105J
消耗的电能W=Pt=1210W×700s=8.47×105J
加热功率
81%<84%<86%
电饭锅的热效率值达到三级能效。
答：电饭锅的热效率值达到三级能效。
11.（1）解：由电路图可知，旋转开关接2时，电路为R1的简单电路，电热壶处于保温挡，由和得
可知，R1的阻值
答：R1的阻值为440Ω；
（2）解：旋转开关接3时，R1与R2并联，电热壶处于加热挡，因并联电路中各支路两端的电压相等所以，电阻R2的电功率
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，加热挡的额定功率P加热＝P保温+P2＝10W+1000W＝1110W
答：加热挡的额定功率为1110W；
（3）解：电热壶内装有水的体积V＝1L＝1dm3＝1×10-3m3
由可得，水的质量
则水吸收的热量
答：水吸收的热量是3.15×105J；
（4）解：不计热量损失的情况下，消耗的电能W＝Q吸＝3.15×105J
则电热壶的实际加热功率
答：电热壶的实际加热功率是1050W。
12.（1）解：只闭合开关S时是低温挡，根据题意可知，低温挡电功率为440W，电源电压恒为220V，则此时电路中的电流
答：低温挡工作时的电流是2A；
（2）解：电热锅处于低温挡时，电路中只接入电阻R2，则根据公式可得
答：R2的阻值是110Ω；
（3）解：开关S、S1同时闭合时是高温挡，此时电阻R1的电功率
所以高温档的电功率P高=P1+P低=880W+440W=1320W
高温挡工作5min，消耗的电能W=P高t=1320W×5×60s=3.96×105J
答：高温挡工作5min，消耗的电能是3.96×105J。
13.解：（1）开关S接1时的等效电路图如图1所示，
电源电压U=UV=8V，流过电阻R1的电流I1===0.8A，
流过电阻R2的电流I2=IA﹣I1=1.2A﹣0.8A=0.4A，
电阻R2的阻值R2===20Ω；
答：电阻R2的阻值是20Ω．
（2）开关S接2时的等效电路图如图2所示，
通电1min电阻R2产生的热量：
Q==×60s=192J；
答：通电1min，电阻R2产生的热量是192J．
14.（1）解：已知R1＝10Ω，R2＝5Ω，当只闭合开关S2，断开S1、S3时，R1和R2串联，则
当电流表的示数为0.4A，电源电压为
答：电源电压为6V；
（2）解：当闭合开关S1、S3，断开S2时，R1和R2并联，因为U＝6V，R1＝10Ω，那么通过R1的电流
通电10s内电阻R1产生的热量
答：通电10s内电阻R1产生的热量为36J。
15.（1）解：挂烫机高温档加热时的电功率
答：挂烫机高温档加热时的电功率为1100W
（2）解：挂烫机高温档加热时R1和R2并联，则
通过R1的两端的电压不变，电阻不变，故通过R1的电流大小不变，则通过R2的电流
答：高温档加热时通过R2的电流是3A；
（3）解：由欧姆定律 ，得电阻R1的阻值
答：发热电阻R1的阻值是110Ω；
（4）解：电阻R1产生的热量
答：低档工作50s，电阻R1产生热量为22000J。
16.解：①由电路图知电热水器在“加热”档位工作时，只有R1接入电路，根据欧姆定律 可得，电热水器在“加热”档的电流为
②“加热”档的电功率为
③由公式 ，得：它工作100s消耗的电能为
答：①通过它的电流是4.55安；
②它的电功率是1000瓦；
③它工作100s消耗了1×105焦的电能
17.（1）解：当S闭合，S0接1时，R1、R2、R3串联，处于低温挡；当S0接2时，R2、R3串联，处于中温挡；当S0接3时，只有R3工作，处于高温挡。根据P=UI和
可知，电阻为
电煎锅的中挡电功率
答：电煎锅的中挡电功率为500W；
（2）解：食物吸收的热量Q吸＝cm t＝4.0×103J/(kg ℃)×50×10-3kg×(139℃-4℃)＝2.7×104J
消耗的电能W＝P中t＝500W×3×60s＝9×104J
电煎锅加热食物的效率
答：将电煎锅加热食物的效率为30%。