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）
档位问题与生活联系最为紧密，常见的就是生活中的一些家中电器，或者社会面上出现的一些新型的家用电器，通常电阻并联为高档位，串联为低档位，常见的饮水机、电饭锅等通过练习我们发现基本原则就是总电阻越小那么档位就越高。
1.某品牌电热扇工作原理如图所示。S1为双触点开关，1、2、3、4为开关触点，通过旋转开关S1，可实现加热功能的“空档”“低温档”和“高温档”之间的切换；电动机工作时可使电热扇往复转动。 和 均为电热丝，阻值不受温度影响， 。电热扇部分参数如表所示。
额定电压 220V
高温档加热功率 1650W
电动机功率 44W
电动机线圈电阻 6Ω
（1）请画出电热扇处于低温档且不转动时的等效电路图，并计算此时电路正常工作消耗的总功率。
（2）求 的阻值。
（3）若电动机正常工作10min，内部线圈产生的热量为多少？
2.小亮家新买了一辆汽车，车上的座椅垫具有电加热功能，如图甲所示。通过观察和研究，他了解到该座椅垫有“高温”、“低温”和“关”三个挡位，“高温”挡功率为36W，“低温”挡功率为20W。该座椅垫加热部分的电路简图如图乙所示，电源电压为24V，S为挡位切换开关。R1和R2为电热丝。当座椅垫处于“高温”挡加热时，通过计算回答；
（1）通过座椅垫的电流是多少安？
（2）电热丝R1的阻值是多少欧？
（3）座椅垫工作5min产生的热量是少焦？
3.如图甲是食堂为餐具消毒、烘干的保洁消毒柜，其内部电路如图乙所示， 为温控开关， 为门控开关，R为石英加热管。消毒柜的总功率为1250W，其中臭氧发生器的功率为150W。求：
（1）正常工作时通过石英加热管R的电流为多大？
（2）在货架上放100kg的不锈钢餐具，将其从26 加热到70 ，若电流产生的热量有20%损失，消毒柜石英加热管需要正常工作多长时间？[c钢=0.46×103J/（kg﹒ ）]
4.如图甲所示是一款小太阳取暖器，有“高热”“低热”两挡功率，图乙是其工作电路的简图，R1为加热电阻，R2是阻值为11Ω的定值电阻。此款取暖器“高热”挡加热功率为1100W，忽略温度对电阻的影响，求：
（1）取暖器在“高热”挡正常工作时电路中的电流是多少？
（2）取暖器在“低热”挡正常工作时加热电阻的功率是多少？
（3）若房间空气质量为60kg，取暖器在“高热”挡正常工作10min，产生的热量有60%被房间内的空气吸收，可使此房间的空气升高多少℃？[空气的比热容取1.1×103J/(kg ℃)]。
5.如图甲是一款便携式电饭锅，图乙是其简化电路图。R1、R2均为电热丝，电饭锅有加热和保温两个档，加热功率为220W，保温功率为55W。
（1）加热档工作时，电路中的电流是多少？
（2）电热丝R2的阻值是多少？
（3）若不计热量损失，该电火锅正常工作，把质量为0.55kg初温为20℃的水加热到100℃，需要多长时间？[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
6.某电热水壶的工作电路图和铭牌如图所示。
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）在标准大气压下，使用高温挡将初温是12℃的一壶水烧开需要7min，求加热效率[c水=4.2×103J/(kg ℃)]；
（2）断开家中其他用电器，只接电热水壶且处于高温挡状态，家中标有“220V 10（20A）3000r/kW h”的电能表2min内转了100圈，求此时电热水壶的实际功率是多少；
（3）求R2的阻值。
7.下表是某款两挡位电火锅的有关参数，图甲是其简化电路图，R1和R2为阻值不变的电热丝，单刀双掷开关S可接1或2，实现不同挡位的变换。
额定电压U/V 电火锅挡位 额定功率P/W
220 低温 250
高温 880
（1）求R1电热丝的阻值；
（2）电火锅正常工作时，用低温挡将2kg的水从60℃加热到70℃，求此过程中水吸收的热量[c水＝4.2×103J/（kg·℃）]；
（3）电火锅正常工作时，分别用低温挡和高温挡将质量2kg的水加热，绘制的水温随时间变化的图象如乙图所示。请通过计算比较使用高温挡还是低温挡更节能。
8.如图是小灵家新购买的电热水器的简化原理图，R1和R2为定值电阻，S为温控开关，a、b是开关的连接触点，电热水器部分参数如表所示。
额定电压 220 V
加热功率 2000 W
保温功率 200 W
求：
（1）当把25 kg的水由20 ℃加热到60 ℃时，水吸收的热量；若热水器加热时的效率为80%，需要消耗的电能；[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
（2）R2的阻值。
9.如图所示是生活中常见的自动加热、保温的电水壶，它的铭牌如下表格，现将它接在220V的电压下工作。如中图所示为电水壶的电路图，其中R0、R是电热水壶中的电热管，S是一个能自动切换的温控开关，此热水壶是在热胆中储水，由电热管加热工作的。
额定电压 220V
频率 50Hz
容积 3L
加热功率 1100W
保温功率 44W
（1）按铭牌上所标电水壶的加热功率、保温功率，计算加热时电水壶连入电路的电阻R加热，计算保温时电路中的电流Ⅰ保温。
（2）当它处于加热状态时，使热胆中1kg、23℃的水温度升高到100℃，水吸热多少 已知c水=4.2×103J/(kg·℃)。若电水壶的热效率为80%，需要加热多少s
10.图甲是某款家用蒸蛋器，图乙是其简化原理图，和是供热电阻丝，，蒸蛋器的加热功率为，某次使用时向蒸蛋器内加入水，水温升高了80℃后，鸡蛋刚好被蒸熟，此时温控开关自动断开，蒸蛋器处于保温状态，求：
（1）保温时，通过电阻的电流（保留两位小数）；
（2）蒸蛋过程中水吸收多少热量【】？
（3）蒸蛋过程中烧水效率为80%，蒸熟鸡蛋共用多长时间？
11.图甲为雯雯家新买的电煲锅，它有加热和保温两种功能，图乙是其简化电路图，当S接a时，电煲锅加热；当S接b时，电煲锅保温，已知：电源电压为220V，R1=55Ω，加热时总功率与保温时总功率的关系为：P加热=5P保温。【c米饭=4×103J/（kg ℃）】求：
（1）若电煲锅内装有1kg米饭，从12℃加热到100℃，米饭吸收多少热量
（2）电阻R2的阻值为多少
（3）若电煲锅的热效率为80%，加热这些米饭需要多长时间
12.某电热砂锅的简化电路如图甲所示。R1、R2均为发热电阻，S为旋转型开关，a、b、c、d为触点，通过旋转开关S可实现“关”、“低温挡”、“高温挡”之间的转换。工作时先用高挡加热锅内汤料到沸腾，再用低挡持续加热食物，使食物“汤浓味鲜”。
（1）某次烹饪一共用时6h，电功率与加热时间的关系如图乙所示，则本次烹饪共消耗多少电能？
（2）发热电阻R2的阻值为多少？
（3）在锅内装入1kg的牛肉和汤料，用高温挡将它们从20℃加热到90℃需要15min，求电加热锅的加热效率。[结果保留一位小数，c肉和汤＝4×103J/（kg ℃）]
13.图甲是一款低温、中温、高温三个挡位的紫砂电饭锅，其简化电路如图乙所示，R1、R2是电热丝，已知只闭合S1为低温挡，其铭牌如下表所示，求：
额定电压 220V
电功率 低温挡 440W
中温挡 880W
高温挡
（1）低温挡加热时电流的大小；
（2）电热丝R2的阻值；
（3）已知粥的比热容c粥=4.0×103J/（kg·℃），将 2.2kg的粥用高温挡从 20℃加热到 80℃，加热效率为 80%，则需要工作的时间。
14.如图甲是一款便携式电火锅，图乙是其简化电路图。R1、R2均为电热丝，电火锅有加热和保温两个档，加热功率为440W，保温功率为110 W。求：
（1）加热档工作时，电路中的电流是多少？
（2）电热丝R2的阻值是多少？
（3）若不计热量损失，该电火锅正常工作，把质量为0.55 kg、初温为20℃的水加热到100℃，需要多少秒？[]
15.如图所示，是某电饭锅的简化电路图。、都是发热体，S为调温开关。的电阻是，电源电压为220V。开关S接1、2时，为保温状态；开关S接2、3时，为加热状态，加热功率为900W。试求：
（1）保温时，电饭锅的功率是多少？
（2）加热时，的电阻是多少？
（3）加热时，电饭锅工作产生的热量是多少？
16.某家用电热水壶有加热和保温两档，内部简化电路如图甲所示，其中R1和R2为阻值不变的发热电阻。某次使用该电热水壶加热初温为20℃的水，当水温升至100℃时，电热水壶由加热档自动切换为保温档，在此过程中其电功率随时间变化的图像如图乙所示。已知此电热水壶的加热效率为90%。求：
（1）当开关S1、S2均闭合时，电热水壶处于　 　（选填“加热”或“保温”）档；
（2）该电热水壶在保温过程中消耗的电能；
（3）电阻R2的阻值；
（4）壶中水的质量。[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
答案
1.（1）解：由图可知，开关接“2、3触点”时，只有R1的简单电路，电路的电阻最大，由 可知电路总功率最小，处于低温档，电热扇不转动，开关S2断开，此时电路图如图所示：
此时电路正常工作消耗的总功率
答：如上图所示，此时电路正常工作消耗的总功率是550W
（2）解：开关接“3、4触点”时，R1和R2并联，电路的总电阻最小，由 可知电路总功率最大，处于高温档，R2的电功率为
R2的阻值
答： 的阻值是44Ω；
（3）解：电动机正常工作时的电流
电动机正常工作10min，内部线圈产生的热量为
答：若电动机正常工作10min，内部线圈产生的热量为144J。
2.（1）解：当座椅垫处于“高温”挡加热时，电路中只有R1工作，此时电路中的电流I高= = =1.5A
答：通过座椅垫的电流是1.5A
（2）解：电热丝R1的阻值R1= = =16
答：电热丝R1的阻值是16 ；
（3）解：座椅垫工作5min产生的热量Q=W=UIt=
答：座椅垫工作5min产生的热量是 J。
3.（1）解：正常工作时，石英加热管的功率为P加 P总=P发+P加
P加=P总-P发=1250W-150W=1100W
正常工作时通过石英加热管R的电流
答：正常工作时通过石英加热管R的电流5A；
（2）解：不锈钢餐具吸收的热量Q吸=C钢m钢(t-t0)
消毒柜石英加热管
消毒柜石英加热管的效率
列方程
解得t=2300s
答：消毒柜石英加热管需要正常工作时间为2300s。
4.（1）解：由图知，开关S1接1时，只有电阻R1工作，电阻较小根据知此时为高温挡；开关S1接2时，两电阻串联，总电阻较大，根据知此时为低温挡；
根据P=UI知，取暖器在“高热”挡正常工作时电路中的电流
答：取暖器在“高热”挡正常工作时电路中的电流是5A；
（2）解：根据得电阻R1的阻值为
低温挡的总电阻为R=R1+R2=44Ω+11Ω=55Ω
此时电路的电流为
取暖器在“低热”挡正常工作时加热电阻的功率是P1=I低2R1=(4A)2×44Ω=704W
答：取暖器在“低热”挡正常工作时加热电阻的功率是704W
（3）解：取暖器在“高温”挡正常工作10分钟，放出的热量Q=W=P高温t=1100W×10×60s=6.6×105J
空气吸收的热量Q吸=ηQ=60%×6.6×105J=3.96×105J
由Q吸=cm t可得，房间的空气温度升高
答：可使此房间的空气升高6℃。
5.（1）解：加热档工作时，电路中的电流I加==1A
答：电路中的电流是1A；
（2）解：当S、S1闭合时，电路中只有R1工作，此时为加热档，R1的阻值R1==220Ω
当S闭合S1断开，R1与R2串联接入电路，此时为保温档，总电阻R总==880Ω
电热丝R2的阻值是R2=R总-R1=880Ω-220Ω=660Ω
答：电热丝R2的阻值为660Ω；
（3）解：水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×0.55kg×(100℃-20℃)=1.848×105J
由于没有热量损失W=Q吸=1.848×105J
需要时间t==840s
答：需要840s。
6.（1）解：一壶水的质量m=ρV=1.0×103kg/m3×1×10-3m3=1kg
一壶水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg ℃)×1kg×(100℃-12℃)=3.696×105J
用高温挡加热7min电热水壶放出的热量Q放=P高t时=1100W×7×60s=4.62×105J
那么加热效率
答：加热效率为80%；
（2）解：电能表转动100圈，电热水壶消耗的电能
电热水壶的实际功率
答：此时电热水壶的实际功率是1000W；
（3）解：据知，当电路中的总电阻越大，电路中的总功率越小。而电路中，当开关S1闭合，S2接B点时，两电阻并联在电路中，总阻值最小，处于高温挡；只闭合开关S1时，电路中只有电阻R1工作，处于中温挡；电阻
S1断开、S2接A点时，两电阻串联在电路中，总电阻最大，处于低温挡；此时电路中的总电阻
那么R2=R总-R1=176Ω-88Ω=88Ω
答：R2的阻值为88Ω。
7.（1）解：当S接到2时，只有R1在工作，电路的总电阻最小，由可知电功率最大，电路为高温挡，R1的阻值R1==55Ω
答：R1电热丝的阻值是55Ω；
（2）解：水吸收的热量Q吸＝c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(70℃-60℃)=8.4×104J
答：此过程中水吸收的热量是8.4×104J；
（3）解：高温挡工作时消耗的电能W高＝P高t高＝880W×2×60s＝1.056×105J
低温挡工作时消耗的电能W低＝P低t低＝250W×8×60s＝1.2×105J
W高＜W低
故高温挡更节能。
答：使用高温挡更节能。
8.（1）解：把25 kg的水由20 ℃加热到60 ℃时，水吸收的热量
消耗的电能为
答：当把25 kg的水由20 ℃加热到60 ℃时，水吸收的热量为；若热水器加热时的效率为80%，需要消耗的电能为
（2）解：由图可知，当开关接b时，R1和R2串联，为保温挡，它们的总阻为
当开关接a时，只有R1工作，为加热挡，它的电阻为
R2的阻值为
答：R2的阻值为。
9.（1）解：当温控开关闭合时，电路为R0的简单电路，电路的总电阻最小，由可知电路的电功率最大，处于加热状态，加热时电水壶连入电路的电阻
当温控开关断开时，电阻R和R0串联，电路的总电阻最大，由可知电路的电功率最小，处于保温状态，保温时电路中的电流
答：加热时电水壶连入电路的电阻是44Ω，计算保温时电路中的电流是0.2A
（2）解：水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-23℃)=3.234×105J
电水壶的热效率为80%，消耗的电能
需要加热的时间
答：当它处于加热状态时，使热胆中1kg、23℃的水温度升高到100℃，水吸热3.234×105J。若电水壶的热效率为80%，需要加热367.5s。
10.（1）解：加热时R1的功率
保温时，的功率
由得
答：保温时，通过电阻的电流是0.27A。
（2）解：水的体积
水的质量
水吸收的热量
答：蒸蛋过程中水吸收1.68热量。
（3）解：蒸蛋过程消耗的电能
蒸熟鸡蛋所用时间
答：蒸熟鸡蛋共用420s。
11.（1）解：米饭吸收的热量为
答：若电煲锅内装有1kg米饭，从12℃加热到100℃，米饭吸收3.52×105J的热量
（2）解：加热时的功率为
保温时的功率为
保温时的总电阻为
所以可知电阻R2=R总-R1=275Ω-55Ω=220Ω
答：电阻R2的阻值为220Ω
（3）解：加热米饭需消耗的电能为
所以需要的时间为
答：若电煲锅的热效率为80%，加热这些米饭需要550s。
12.（1）解：由题意可知，高温挡工作时间为t1=1h，低温挡工作时间为t2=5h，故本次烹饪共消耗的电能为
答：本次烹饪共消耗的电能为
（2）解：由可知，当电路电压不变时，电路的总电阻越大，则电路的总功率越小，由图甲可知，当开关接b、c触点时，R1与R2串联接入电路，此时电路的总电阻较大，故处于低温挡，当开关接c、d触点时，只有R1接入电路，故处于高温挡，由题意可知
解得R1=121，
解得R1+R2=484
故电阻R2的阻值为
答：发热电阻R2的阻值为363
（3）解：由题意可知，肉和汤吸收的热量为
而消耗的电能为
故电加热锅的加热效率为答：电加热锅的加热效率约为77.8%。
13.（1）解：只闭合S1为低温挡，此时电路为R1的简单电路，已知此时的功率为440W，低温挡加热时电流的大小
答：低温挡加热时电流的大小为2A
（2）解：已知中温挡的功率为880W。两开关都闭合时，两电阻并联，因并联电阻小于其中任一电阻，根据可知，此时的功率最大，为高温挡。故只闭合S2时，为中温挡，则
答：电热丝R2的阻值为55；
（3）解：高温挡时，两电阻并联，根据并联电路各支路互不影响，结合并联电路各支路电压相同，故此时R1和R2功率都不变，故高温挡的功率为P高=P中+P低＝880W+440W＝1320W
将 2.2kg的粥用高温挡从 20℃加热到 80℃吸收的热量Q吸＝c粥mt＝4.0×103J/（kg ℃）×2.2kg×（80℃ 20℃）＝528000J
因
需要工作的时间
答：需要工作的时间为500s。
14.（1）解：根据可知，当电阻较小时，电功率较大，这是加热档，从图乙可以看到，开关连接1，电路中的电流是
答：加热档工作时，电路中的电流是
（2）解：根据可知，电热丝R1阻值大小是
当开关连接2时，R1、R2串联接在电路，这是保温档，根据可知，电路中的总电阻是
可知电热丝R2的阻值是
答：电热丝R2的阻值是；
（3）解：根据可知，水吸收的热量是
不计热量损失，那么，该电火锅正常工作需要的时间是
答：若不计热量损失，该电火锅正常工作，把质量为0.55 kg、初温为20℃的水加热到100℃，需要时间是。
15.（1）解：开关S接1、2时，为保温状态，电路中只有工作，电饭锅的功率是
答：保温时，电饭锅的功率是；
（2）解：开关S接2、3为加热状态， 和是并联的，根据并联电路各支路互不影响，的功率保持不变，故的功率为
答：加热时，的电阻是；
（3）解：加热时，电饭锅工作产生的热量是
答：加热时，电饭锅工作产生的热量是。
16.（1）加热
（2）解：由图乙可知保温时间为500s-350s=150s
保温功率为400W，则电热水壶在保温过程中消耗的电能
答：该电热水壶在保温过程中消耗的电能为6×104J。
（3）解：处于保温档时电路中的总电阻为
处于加热挡时有
则可得：
答：电阻R2的阻值为90.75。
（4）解：由图乙可得加热的时间为350s，加热功率为1600W，则加热过程中电热水壶释放的热量为
水吸收的热量为
则可得水的质量为
答：壶中水的质量为1.5kg。