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）
档位问题一直是大型考试的重点考题，涵盖面比较广，需要学生动脑思考，既联系实际有高于实际生活，与生活密切相关，这类题掌握技巧反而是一种送分题，只需牢记电阻越小功率越大，那么档位就越高就行。
1.如图甲是某茶具上煮茶器的电路原理图，R1是加热电阻，R2是保温时的分压电阻，S为电源开关，S1为自动温控开关。S、S1都闭合时，煮茶器处于加热状态；当水沸腾后，S1会自动断开，转为保温状态。煮茶器工作过程中的P﹣t图像如图乙所示，不计电阻值随温度的变化。求：
（1）电阻R1的阻值；
（2）当煮茶器处于保温状态时，R1的电功率；
（3）当煮茶器处于保温状态时，电阻R2在100s内消耗的电能。
2.某电热取暖器的简化电路如图所示，R1、R2为发热电阻。取暖器工作时，通过开关S1和S2实现低温、高温的挡位控制。已知高温挡功率为1320W，R1=55Ω。求：
（1）取暖器工作时通过R1的电流；
（2）取暖器处于低温挡时，工作1min产生的热量；
（3）R2的阻值。
3.某电热水壶有加热和保温两挡，简化电路如图所示。其中、为电热丝（不考虑其电阻变化）。已知该壶的额定电压为220V，只闭合开关时，电路中的电流为0.5A。
（1）求电热丝的阻值；
（2）只闭合开关时，求电热水壶的电功率；
（3），求使用加热挡时电热水壶在10s内产生的热量。
4.商业街移动摊位使用可显示电费的新型插座（如图甲所示）计费，某摊位使用空气炸锅（如图乙所示）烹制食物，如图丙所示是该空气炸锅加热部分的简化电路图，其额定电压为220V，定值电阻和为发热体，其中。开关S1、S2、S3的通断可实现高、中、低三个档位的调节（S1、S2不会同时闭合），只闭合S3时为中温档，额定功率为440W。求：
（1）的电阻；
（2）高温档正常工作100s，电流通过产生的电热；
（3）只有空气炸锅单独工作，表盘示数使用前后如图甲、丁所示，通过表盘显示的数据估算该空气炸锅消耗的电功率（已知商用电费单价为0.75元/kW·h）。
5.某种智能型电饭锅有加热、保温、断电的功能，内部简化电路如图甲所示，开关S可根据设定在“1”、“2”或“3”挡之间自动转换，某次煮饭工作电压为220V，电功率变化情况如图乙所示。求：
（1）保温挡的工作电流；
（2）加热挡工作10分钟产生的热量；
（3）电阻R2的阻值。
6.如图所示是某电蒸锅及其内部简化电路图，它有加热和保温两个挡位。R1、R2均为发热电阻，R1的阻值为484Ω，加热挡功率为1200W，已知c水=4.2×103J/(kg·℃)。求：
（1）电蒸锅正常工作时保温挡的功率；
（2）电蒸锅正常工作时电阻R2的阻值；
（3）某次电蒸锅对水加热时，加热效率为84%，要使1.2kg的水温度升高75℃需要消耗多少电能？
（4）在物理综合实践活动中，小明和小丽同学利用所学习的物理知识，合作测量电蒸锅的实际加热功率。电能表上标有“1200r/(kW·h)”字样，他们把家中的其他用电器都与电源断开，仅让电蒸锅接入电路中烧水，2min电能表的转盘转了40r，则电蒸锅的实际加热功率是多大？
7.饮水机是一种常用的家用电器，其加热水槽部分工作原理电路图如图所示，其中S是一个温控开关，R1为电加热管，当饮水机处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度时，S自动切换到保温状态．A、B是两种不同颜色的指示灯
（1）若红灯表示加热，绿灯表示保温，试分析说明灯B是什么颜色？
（2）若饮水机正常工作，加热时加热管的功率为1100W，而保温时加热管的功率为44W，求电阻R2的阻值．（不考虑温度对阻值的影响，且不计指示灯的阻值）
（3）饮水机的最大容量为1L，装满初温为23℃的水后，发现过了7分钟后绿灯亮，则这台饮水机的热效率是多少？[已知c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
8.如图所示是某种电热器工作的部分电路图，电源电压U=220V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、低两个档位的转换，低温档时的发热功率为440W。求
（1）R1和R2的电阻值；
（2）推理R、R并联时电路的总功率P与R、R的各自功率P、P存在的关系，再求电热器处于高温档时的总功率；
（3）如果在高温档下工作7min产生的热量全部被水吸收，在一个标准大气压下这些热量能够让2kg、40℃的水，温度升高多少？[水的比热容为c=4.2×10J/(kg ℃)]
9.如今许多汽车后视镜有自动加热功能，如图是一款汽车的后视镜（图甲）及其加热电路原理图（图乙），该后视镜分别有防雾、除雨露、除冰霜三种功能，三种功能依次需要更高的热量，分别由三个挡位控制。若电路中电阻阻值均为100 ，电源电压为100V。求：
（1）当开关旋至“1”挡时，电路中的电流；
（2）通过分析说明，“2”挡位对应什么功能？
（3）若后视镜玻璃的质量为400g，玻璃的比热容为，当开关旋至“3”挡时，该电路工作1min，若不考虑热损失，可使后视镜玻璃温度升高多少？
10.小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图所示，主要技术参数如下表。电吹风在额定电压下工作，请解答如下问题：
热风温度 50~75℃
额定功率 热风时：900W
冷风时：110W
额定电压 220V
质量 0.5kg
（1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？
（2）正常工作时电热丝的电阻是多大？
（3）电吹风内电动机的线圈电阻是0.8Ω，电吹风吹冷风10min线圈产生的热量是多少？
（4）一天，小华断开家中其它用电器，只用电吹风吹热风时，发现家中标有“220V10（20A）；3000r/(kW·h)”的电能表5min内转了200圈，求电吹风此时的实际功率是多少？
11.如图甲所示是一种电热水龙头，图乙是它的电路简图。旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，从而控制流出的水为冷水、温水或热水，铭牌上相关参数如下表。求解下列问题：（不计温度对电阻的影响）
额定电压 220V
频率 55Hz
额定功率 保温挡 1100W
加热档 3.3kW
（1）S旋到　 　位置时，水龙头流出热水。（选填“0”、“1”或“2”）
（2）电热丝R1和R2的阻值是多大？
（3）某次使用该龙头加热水时，水的初温为20℃，加热15s，得到0.5L、末温42℃的热水，求电热水龙头的效率。（小数点后保留1位小数）c水＝4.2×103J/（kg ℃）
12.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R1、R2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
13.如图甲、乙所示是某调温型电烤箱及其简化电路图，它的额定工作电压为，和均为电烤箱中的加热元件，的阻值为，低温挡电烤箱的电功率为。
（1）发热电阻的阻值是多少；
（2）高温挡的电功率是多少；
（3）小关发现傍晚用电高峰时，电烤箱加热时间比平时要长，她猜想是用电高峰时电压偏低所致，于是她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，她关闭家里所有用电器，只让电烤箱以高温挡工作，发现在2分钟内电能表的转盘转了100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功率为多少？
（4）则用电高峰时家庭电路的实际电压为多少？（不考虑尾阻值随温度的变化）
14.如图甲是某品牌智能马桶，具有自动冲洗和座圈加热功能。座圈的简易加热原理图如图乙所示，有“高温”、“低温”两种加热功率，“高温”挡功率为36W，“低温”挡功率为20W，R1、 R2为电热丝。
（1）1千瓦时的电能可供该座圈低温挡工作多少小时；
（2）计算电热丝R1的阻值；
（3）该智能马桶的温水冲洗功能采用电加热器加热，在1min的时间内可将0.5kg的水从16℃加热到36℃，计算该电加热器的功率（热量散失不计）。[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
15.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像如图乙所示。求：
（1）该电热水壶加热和保温时的电流之比；
（2）电阻R2的阻值；
（3）给1.2kg的水加热，使水温从10℃升至70 ℃，热水壶的工作效率为90%，需要多长加热时间。
16.如图甲是一款可调温果汁加热鼎，图乙是其简化电路图。R1，R2均为加热电阻，当开关接1时，加热鼎处于保温挡。保温功率为275W。当开关接2时，加热鼎处于可调温挡，可调功率范围为275W-1100W。[果汁比热容取4.0×103J/（kg·℃）]求：
（1）加热鼎最大功率时电路中的电流。
（2）滑动变阻器R1的最大阻值。
（3）不计热量损失，加热鼎用最大功率对1kg果汁加热2min，果汁升高的温度。
17.小李家新买的电热水瓶，有保温和加热两种功能，其简化电路图如图所示，R1、R2为电热丝，通过开关的调节实现保温和加热两种功能的切换．加热功率为1100W，保温功率是200W．求：[c水＝4.2×103J/( kg：℃)]
（1）R2的阻值是多少？
（2）该电热水瓶给水加热时，瓶中1kg的水从23℃升高到100℃，需要吸收多少热量？
（3）不计热量损失，该电热水瓶在上述加热过程中，需要工作多长时间？
答案
1.（1）解：由图可知，S、S1都闭合时，R2被短路、电路中只有R1工作，此时煮茶器处于加热状态，根据图乙可知，加热时的电功率P加热=1100W，根据可知，电阻R1的阻值为
答：电阻R1的阻值为44Ω；
（2）解：当S闭合、S1断开时，R1、R2串联，此时为保温状态，由图乙可知，保温功率P保=44W，由P=UI可知，保温状态时的电流为
根据串联电路的特点可知，通过R1的电流I1=I2=I保=0.2A
当煮茶器处于保温状态时，R1的电功率为
答：当煮茶器处于保温状态时，R1的电功率为1.76W
（3）解：由欧姆定律可知，保温状态时R1两端的电压U1=I1R1=0.2A×44Ω=8.8V
根据串联分压的特点可知，R2两端的电压为U2=U-U1=220V-8.8V=211.2V
当煮茶器处于保温状态时，电阻R2在100s内消耗的电能为W2=U2I2t=211.2V×0.2A×100s=4224J
答：当煮茶器处于保温状态时，电阻R2在100s内消耗的电能为4224J。
2.（1）解：由电路图知，两个开关都闭合时，两个电阻并联在电路中，电路中的总电阻较小，据 知，电路中的总电功率较大，处于高温挡；S1闭合、S2断开时，电路中只有R1工作，电路中的电阻较大，据 知，电路中的总电功率较小，处于低温挡。此时通过R1的电流
答：取暖器工作时通过R1的电流为4A；
（2）解：电热取暖器处于低温挡时，功率P低温=UI1=220V×4A=880W
工作1min产生的热量Q=P低温t=880W×60s=52800J
答：取暖器处于低温挡时，工作1min产生的热量为52800J；
（3）解：高温挡工作，R2消耗的功率P2=P高温-P低温=1320W-880W=440W
所以R2的阻值
答：R2的阻值为110Ω。
3.（1）解：只闭合开关时，此电路是只有R1的电路，电路中的电流为0.5A，根据欧姆定律I=可得R1=UI=220V0.5A=440Ω
答：电阻R1的阻值为440Ω；
（2）解：根据电功率的计算公式P=UI，可得P=UI=220V×0.5A=110W
答：电热水壶的电功率110W；
（3）解：开关S1、S2闭合，是加热挡，R1、R2并联，通过R2的电流为I2=UR2=220V44Ω=5A
通过R1的电流为0.5A，则并联电路的总电流为I总=I1+I2=0.5A+5A=5.5A
则并联电路的总电阻为R总=UI总=220V5.5A=40Ω
根据焦耳定律可得Q=U2Rt=（220V）240Ω×10s=12100J
答：电热水壶在10s内产生的热量为12100J。
4.（1）解：当开关S1、S3闭合、S2断开时，两电阻并联，总电阻最小，根据可知，此时总功率最大，为高温挡；只闭合S3时，电路为R2的简单电路，总电阻较小，根据可知，此时总功率较大，为中温档；当开关S1、S3断开、S2闭合时，两电阻串联，总电阻最大，根据可知此时总功率最小，为低温挡。则R2的电阻
答： R2 的电阻为110Ω；
（2）解：高温挡时R1功率为
电流通过R1产生的电热Q1=W1=P1t1=1210W×100s=1.21×105J
答：高温档正常工作100s，电流通过 R1 产生的电热为1.21×105J；
（3）解：空气炸锅消耗的电能
空气炸锅工作的时间t=9∶25-9∶10=15min=0.25h
空气炸锅的电功率
答：空气炸锅消耗的电功率为320W。
5.（1）解：由图乙可知，加热挡功率较大，为P热=0.8kW=800W
保温挡功率较小，为P温=0.11kW=110W
故由P=UI可得，保温挡的工作电流为
答：保温挡的工作电流为0.5A；
（2）解：由W=Pt可得，加热挡工作10分钟产生的热量为Q=W=P热t=800W×10×60s=4.8×105J
答：加热挡工作10分钟产生的热量为4.8×105J
（3）解：由可知，当电源电压不变时，电路的电阻越大，功率越小，由电路图可知，当开关S接“1”时，此时电路中只有电阻R1，阻值较小，故此时电路为加热挡，当开关S接“2”时，电阻R1与R2串联，总电阻较大，故此时电路为保温挡，则有
解得电阻R1的阻值为
解得R1和R2串联的总电阻为
由串联电路的电阻规律可得，电阻R2的阻值为R2=R总-R1=440Ω-60.5Ω=379.5Ω
答：电阻R2的阻值为379.5Ω。
6.（1）解：只闭合S1时，只有R1接入电路，电蒸锅处于保温挡，由可得保温挡功率
答：电蒸锅正常工作时保温挡的功率为100W
（2）解：当S1、S2均闭合时，R1、R2并联，电蒸锅处于加热挡，则电阻R2的电功率P2=P热-P保=1200W-100W=1100W
电阻R2的阻值
答：电蒸锅正常工作时电阻R2的阻值为44Ω；
（3）解：要使1.2kg的水温度升高75℃，水需要吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1.2kg×75℃=3.78×105J
由可知，消耗的电能
答：某次电蒸锅对水加热时，加热效率为84%，要使1.2kg的水温度升高75℃需要消耗的电能为4.5×105J
（4）解：电蒸锅2min消耗的电能
电蒸锅的实际功率
答：电蒸锅的实际加热功率是1kW。
7.（1）解：当开关S接左面时，电路中电阻R1和A灯串联，且指示灯的阻值不计，此时总电阻最小，电流路中电流最大，发热管的功率最大，处于加热状态，因此A灯为红色灯；
当开关S接右面时，电路中电阻R1、R2和B灯串联，指示灯的阻值不计，此时总电阻大，电流路中电流小，发热管的功率最小，处于保温状态，因此B灯为绿色灯．
（2）解：当开关S与左侧接触时，电路为只有R1的简单电路（指示灯的阻值不计），饮水机处于加热状态，
已知加热时电加热管的功率为P加热＝1100W；
由P＝可得，R1的阻值：R1＝＝＝44Ω；
当开关S与右侧接触时，电路中R1与R2串联（指示灯的阻值不计），饮水机处于保温状态，由题知，保温时电加热管的功率为44W，
通过加热管的电流I＝＝1A；
此时电路的总电阻R＝＝220Ω；
R2＝R﹣R1＝220Ω﹣44Ω＝176Ω；
（3）解：水的质量为：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg；
水吸收热量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣23℃）＝3.234×105J；
这台饮水机加热时消耗的电能：W＝P加热t＝1100W×7×60s＝4.62×105J；
这台饮水机的热效率：η＝×100%＝×100%＝70%
8.（1）解：当旋转开关S接b和c时，仅R1连入电路，电热器处于低温档。由电功率公式可得电阻R1的阻值
则电阻R2的阻值
答：R1和R2的电阻值分别为110Ω和55Ω；
（2）解：①假设通过电阻R1和R2的电流分别为I1和I2，干路电流为I，R1和R2的电功率分别为P1和P2，总功率为P，则由并联电路的电压规律和电流规律可得，，
则总功率
②当旋转开关S接c和d时，R1和R2并联接入电路，电热器处于高温档，则R2的发热功率
总发热功率
答：电热器处于高温档时的总功率为1320W；
（3）解：电热器在高温档7min产生热量
因为不计热量损失，所以
由变形得
在1个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℃，所以水末温应为100℃，水升高的温度
答：如果在高温档下工作7min产生的热量全部被水吸收，在一个标准大气压下这些热量能够让2kg、40℃的水，温度升高为60℃。
9.（1）解：当开关旋至“1”挡时，电阻为串联。电路中的电流为
答：当开关旋至“1”挡时，电路中的电流为0.5A；
（2）解：当开关旋至1档时，两电阻串联，电路中的电阻为R1=200Ω；旋至2挡时，电路中只有一个电阻，电路中的电阻为R2=100Ω；旋至3挡时，电路为两电阻并联，电阻为R3=50Ω。根据可知得P1＜P2＜P3
所以“2”档为除雨露功能。
答：通过分析说明，“2”挡位对应除雨露功能；
（3）解：旋至3挡时，电路工作1min，所产生的热量为
不考虑热损失，玻璃吸收的热量Q吸=Q，后视镜玻璃温度升高的温度为
答：若不考虑热损失，可使后视镜玻璃温度升高。
10.（1）解：电吹风吹冷风时，通过电动机的电流
答：电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是0.5A；
（2）解：当电吹风吹热风时，电动机和电热丝同时工作，电动机与电热丝并联，电热丝R2的电功率P2=P-P1=990W-110W=880W
电热丝的电阻
答：电热丝工作时的电阻是55Ω；
（3）解：电吹风吹冷风10min产生的热量（电流通过电动机产生的热量）Q1=I12R1t=(0.5A)2×0.8Ω×10×60s=120J
答：电吹风吹冷风30min线圈产生的热量是120J；
（4）解：转盘转了200圈，消耗的电能为
电吹风此时的实际功率
答：电吹风此时的实际功率是800W。
11.（1）2
（2）解：由表格可知，出温水功率P温水＝P1＝1100W
所以R1的阻值R1＝＝44Ω
加热档功率P热水＝3.3kW＝3300W
所以R2工作时的功率P2＝P热水﹣P1＝3300W﹣1100W＝2200W
所以R2＝＝22Ω
（3）解：0.5L水的质量为m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.5×10-3m3＝0.5kg
水吸收的热量Q吸＝cm(t﹣t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×0.5kg×(42℃﹣20℃)＝4.62×104J
加热时间t＝15s，电流做功W＝P热水t＝3300W×15s＝4.95×104J
则此速热水龙头的加热效率η＝×100%≈93.3%
12.（1）解：当开关S1闭合，S2闭合到A点时，电路中只有R1工作，此时养生壶处于中温档，电阻R1的阻值
当开关S1断开，S2闭合到A点时，电阻R1、R2串联，此时养生壶处于低温档，电阻 的阻值
答：电阻R1的阻值为88Ω，R2的阻值88Ω；
（2）解：水的体积
水的质量
答：满壶水的质量是1.1kg；
（3）解：水吸收的热量
答：该养生壶将满壶水从20℃加热至45℃，则水吸收的热量为1.155×105J；
（4）解：当开关S1闭合，S2闭合到B点时，电路中R1、R2并联，此时养生壶处于高温档，养生壶高温档时的功率
将满壶水从20℃加热至45℃，用时120s，该养生壶的加热效率
答：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，该养生壶的加热效率是87.5%。
13.（1）解：根据 可知，电源电压一定，故总电阻越大，电功率越小，当开关S2断开，两电阻串联，总电阻最大，电功率最小，为低温档，此时的总电阻为
发热电阻 的阻值是
答：发热电阻 的阻值是40Ω；
（2）解：当开关S2闭合，只有R1工作，电阻变小，总功率变大，为高温档，故高温档的电功率是
答：高温挡的电功率是1210W；
（3）解：发现在2分钟内电能表的转盘转了100转，电能表的铭牌如图丙所示，每消耗一度电，转盘转动3000r，则这2分钟内电烤箱消耗的电能为
则用电高峰时家庭电路的实际功率为
答：用电高峰时家庭电路的实际功率为1000W；
（4）解：用电高峰时家庭电路的实际电压为
答：用电高峰时家庭电路的实际电压为200V。
14.（1）解：1千瓦时的电能可供该座圈低温挡工作的时间为
答：1千瓦时的电能可供该座圈低温挡工作50h；
（2）解：只闭合开关S1时为低温挡，电路为R1的简单电路，电热丝R1的阻值
答：电热丝R1的阻值为2420Ω；
（3）解：水吸收的热量为Q吸=cm（t2-t1)= 4.2×103J/（kg·℃）×0.5kg×（36℃-16℃)=4.2×104J
电加热器的功率为
答：电加热器的功率为700W。
15.（1）解：由图乙知，加热功率
保温功率
由P＝UI可得，这次电热水壶加热和保温时的电流之比
答：该电热水壶加热和保温时的电流之比4︰1；
（2）解：根据 得，电源电压不变时，电阻越小功率越大，故开关接1时，电路中只有电阻R1电路中电阻最小，为加热状态，所以电阻R1的电阻为
开关接2时，电路中电阻R1和R2串联电路中电阻最大，为保温状态，保温时电路的总电阻
串联电阻特点得，电阻R2的阻值
答：电阻R2的阻值为90.75Ω；
（3）解：水温从22℃升至52℃时水吸收的热量
由 可得，电热水壶消耗的电能
额定电压下电热水壶的功率为1600W，根据 得，需要的加热时间
答：给1.2kg的水加热，使水温从10oC升至70oC，热水壶的工作效率为90%，需要加热时间为105s。
16.（1）解：由P=UI得
答：最大功率时电路中的电流是5A；
（2）解：由 得
由 得
滑动变阻器R1的最大阻值
答：R1的最大电阻是132Ω；
（3）解：由 得
由于不计热量损失
由 得
答：果汁升高的温度是33℃。
17.（1）解：开关S接1时，只有R1连入电路，电阻最小，根据P＝ 可知功率最大，此时为加热状态，则R1的阻值：R1＝ ＝44Ω；
开关S接2时，两电阻串联，此时总电阻最大，根据P＝ 可知总功率最小，此时为保温状态，则串联的总电阻：R串＝ ＝242Ω，
由串联电路的电阻规律可得，R2的阻值：R2＝R串﹣R1＝242Ω﹣44Ω＝198Ω
答：R2的阻值是198Ω
（2）解：)瓶中1kg的水从23℃升高到100℃，需要吸收的热量：Q＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣23℃）＝3.234×105J
答：该电热水瓶给水加热时，瓶中1kg的水从23℃升高到100℃，需要吸收3.234×105J热量；
（3）解：不计热损失，消耗的电能W＝Q，工作时间：t＝ ＝294s．
答：不计热量损失，该电热水瓶在上述加热过程中，需要工作294s