浙教版科学中考复习专题训练：多档位用电器的计算【word，含答案】

多档位用电器的计算
1. 某型号的电烤箱有“高温”和“低温”两挡．电路如图，开关S接________时，是“高温”挡．当开关S分别接“1”和“2”时，电流表的示数为5 A和1 A，则电阻R0＝________Ω、R＝________Ω.电烤箱处于“高温”挡工作10 min产生的热量为________J.
第1题图
2. 下图为电吹风的内部结构示意图和电路原理图．其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，当选择开关O接在C、D位置时，电吹风处于关停状态．已知电吹风冷风挡的额定功率为44 W，电吹风热风挡的额定功率为484 W，额定电压均为220 V．当电吹风处于正常工作状态时，求：
实物图电路图
第2题图
(1)电吹风吹冷风时，电路中的电流是多大？
(2)电吹风吹热风时，电路中每小时耗电是多少度(1度＝1 kW·h)
(3)电吹风电热丝的电阻是多大？
3.现在很多家庭和办公室用新型管线饮水机，这种饮水机没有水仓，打开出水开关立即给水加热，出水口随即流出热水，停止出水时，加热就会停止．如图甲是某品牌新型管线饮水机，其额定电压220 V，额定功率为2 100 W．市面上还有另一种传统管线饮水机，如图乙，它有水仓，把水仓内的水加热到设定温度后供人饮用，若无人饮用时，水仓的水温降到一定程度后重新加热，功率为800 W左右．
(1)甲饮水机正常工作时电流有多大(结果保留一位小数)？假如产生的热量全部被水吸收，设流入水温为18 ℃，流出水温为98 ℃，它每分钟流出多少千克热水？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(2)小明家准备购置饮水机时，妈妈认为甲饮水机功率太大，浪费电，而且可能导致空气开关经常跳闸．请你判断哪一种饮水机更浪费电，并简要说明理由．你怎么解决甲饮水机导致空气开关跳闸的问题？
第3题图
4.如图是某品牌足浴盆工作时的简化电路，它有加热功能和按摩功能．加热电阻的阻值为48.4 Ω，电动机线圈电阻为2 Ω.电源电压220 V稳定不变．求：
(1)加热电阻正常工作时的电功率是多少？
(2)在足浴盆中加入体积为4 L、初温为20 ℃的水，加热电阻正常工作420 s，它的电加热效率为80%，则水的温度会升高到多少摄氏度？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)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10 min，电动机线圈产生的热量是多少？
第4题图
5. 在这次新冠肺炎抗疫战中，中医药为诊疗发挥了积极作用，成为抗疫“中国方法”的重要组成部分．小明对家里的电中药壶进行观察， 并用水替代中药进行了相关研究．收集和记录数据如下表．请你结合他的调查研究，完成下列问题．
观察对象 观察记录 研究记录
电中药壶 成分：紫砂 电源：220 V/50 Hz 容积：2 L 挡位：高温(1 100 W) 低温 ①水的质量m＝2 kg，水的初温t0＝20 ℃ ②用高温挡加热5 min，水的末温t＝50 ℃ ③壶内加热体由两个相同的发热电阻组成 ④c水＝4.2×103 J/(kg·℃)
(1)请画出电中药壶内部的电路图；
(2)求电中药壶内部一个发热电阻的阻值；
(3)求高温加热时，电中药壶的加热效率．
6. 如图所示是一款电蒸锅的简化电路图， 它具有高温和低温两个挡位．高温挡加热功率为2 000 W．R1、R2均为加热电阻丝，R2的电阻为72.6 Ω.求：
(1)电阻R1的阻值是多少？
(2)电蒸锅低温挡的功率是多少？
(3)若不计热量损失，用电蒸锅高温挡将2.5 kg水从20 ℃加热到100 ℃，需要多长时间？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
养生壶容量 2 L
额定电压 220 V
保温功率 200 W
加热功率
R1阻值 44 Ω
7.如图所示为某养生壶的电路原理图，其中R1和R2都是发热电阻．该壶有“加热”和“保温”两种工作状态，由温控开关S2自动控制，该壶铭牌上提供的部分信息如下表所示．
第7题图
(1)该壶允许装入水的最大质量是多少kg (水的密度ρ水 ＝1.0×103 kg/m3)
(2)S1、S2闭合后，该壶在额定电压下工作时的发热功率是多少W？结合表格数据判断电路处于哪一种工作状态？
(3)R2阻值是多少Ω？
(4)用该壶加热2 L的水，温度由50 ℃升高到100 ℃，水需要吸收多少J热量？该壶消耗的电能80%被水吸收，该过程需要消耗多少J电能？[水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
8.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1.2 kg的水加热，使水温从20 ℃升至80 ℃，热水壶的工作效率为90%，需要多长加热时间？
第8题图
9. 小明家用电火锅烹饪烤肉，肉烤熟后立即将电火锅调至“低温挡”，一段时间后锅内热油仍向外飞溅，容易烫伤家人．小明断开电源，看到电火锅铭牌的主要参数如图甲所示；打开底盖，发现其工作电路原理如图乙所示，R1、R2为阻值未知的电热丝．为了对烤熟的食物保温，同时避免锅内热油向外飞溅，小明对电火锅的工作电路进行了改进，可以分别实现“高温挡”“低温挡”或“保温挡”功能，改进后的电路原理如图丙所示．求：
(1)电火锅使用“高温挡”正常工作时电路中的电流；
(2)在图丙中，当S闭合，S1断开，S2接b，电火锅处于“保温挡”，该状态下电火锅正常工作时消耗的电功率；
(3)用电高峰时电路的实际电压降为198 V，向锅内装2 kg温度为25 ℃的水，用“高温挡”连续工作100 s，水温升高到35 ℃，这时电火锅的加热效率η是多少？
[已知水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，电热丝的电阻不随温度变化，水吸收的热量跟电火锅消耗的电能的比值叫做加热效率．]
10. 初(17001)班教室里有一款饮水机，其工作电路可简化为如图甲所示的电路．S是温度控制开关，根据饮水机内水杯中水温的变化自动切换加热和保温两种工作状态，R1、R2是加热管的电阻(不考虑阻值受温度变化影响)，它的部分技术参数如图乙所示．试回答下列问题：
第10题图
(1)S闭合时，饮水机处于________工作状态．R2的阻值是________Ω.
(2)水杯中装满20 ℃水时，饮水机正常工作，加热多长时间可将水烧开？[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，当时气压设定为1标准大气压，不考虑热损失]
(3)最近一次使用时，加热管R1损坏了，物理兴趣小组的同学们利用电位器(相当于滑动变阻器，以下称为变阻器)设计了如图丙所示的电路来控制加热管R2的发热功率，在老师的指导下进行模拟实验，将滑片从变阻器的一端滑到另一端的过程中 ，同学们通过实验测量，得出变阻器消耗的电功率P随电流I关系的图像如图丁所示．则：①求R2的发热功率范围．②变阻器的最大功率多大？③简述：这种设计方案有什么不妥之处(指出一种合理的不妥情况即可)．
参考答案
1. 1　 44　176　6.6×105　【解析】由题图可知，两个发热电阻串联，根据公式P＝可知，总电阻越小，电功率越大，S接1时将R短路，电路中电功率最大，为“高温”挡；S接1时仅R0工作，此时有I＝＝＝5 A，解得R0＝44 Ω；S接2时R0、R串联，此时有I′＝＝＝1 A，解得R总＝220 Ω，R＝R总－R0＝220 Ω－44 Ω＝176 Ω；高温挡时10 min产生的热量为Q＝t＝×10×60 s＝6.6×105 J.
2. 解：(1)由P＝UI得，电吹风吹冷风时，
电路中的电流I冷风＝＝＝0.2 A
(2)吹热风时，1 h消耗的电能W＝P热风t＝0.484 kW×1 h＝0.484 kW·h，即每小时消耗0.484度电
(3)电热丝的功率P电热丝＝P热风－P冷风＝484 W－44 W＝440 W
由电功率公式P＝UI＝得，电热丝的电阻R电热丝＝＝＝110 Ω
3. 解：(1)甲正常工作时的电流I＝＝≈9.5 A
由题意可知，产生的热量全部被水吸收，W电＝Q吸
即Pt＝c水mΔt
2 100 W×60 s＝4.2×103 J/(kg·℃)×m×(98 ℃－18 ℃)
m＝＝0.375 kg
(2)乙饮水机更浪费电；水仓的热水向空气中散热浪费了电．(或重复加热水仓的水浪费了电)
换用额定电流更大的空气开关．(或使用甲饮水机时先关闭其他大功率用电器)
4. 解：(1)由电路图知，电动机与加热电阻并联，故加热电阻正常工作时的电功率P＝＝＝1 000 W
(2)水吸收的热量为Q吸＝c水m水Δt＝c水ρ水V水Δt，加热电阻放出的热量为Q放＝Pt，由题意知Q吸＝ηQ放，
即c水ρ水V水Δt＝ηPt，则水上升的温度Δt＝＝
＝20 ℃
则水的温度会升高到t＝t0＋Δt＝20 ℃＋20 ℃＝40 ℃
(3)由焦耳定律可得电动机线圈产生的热量
Q＝I2Rt＝(0.1 A)2×2 Ω×10×60 s＝12 J
5. 解：解法一：
(1)如答图所示
第5题答图
(2) 当闭合开关S、S1时，电路只有一个电阻R工作，处于高温挡，P＝1 100 W，U＝ 220 V
由P＝UI可知，通过电路中的电流I＝＝＝5 A
由I＝得，电路中一个电阻的阻值R＝＝＝44 Ω
解法二：
(1)如答图所示
第5题答图
(2)当闭合开关S、S1时，两个电阻R并联，电路处于高温挡，P＝1 100 W ，U＝220 V
由P＝UI可知，通过电路中的总电流I总＝＝＝5 A
因为两个电阻相等，通过每个电阻的电流I＝＝＝2.5 A
由I＝得，电路中每个电阻的阻值R＝＝＝88 Ω
(3)水吸收的热量
Q吸＝c水m水Δt水＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(50 ℃－20 ℃)＝2.52×105 J
电中药壶消耗的电能W＝Pt＝1 100 W×5×60 s＝3.3×105 J
电中药壶的加热效率η＝×100%＝×100%≈76.4%
6. 解： (1)当开关S接高温挡时，只有R1接入电路且加热功率为2 000 W，由P＝可得，R1阻值R1＝＝＝24.2 Ω
(2)电蒸锅低温挡时，R1、R2串联在电路中，由P＝可得，
P低＝＝＝＝500 W
(3)水需要吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)
＝4.2×103 J/(kg·℃)×2.5 kg×(100 ℃ －20 ℃)
＝8.4×105 J
由于没有热量损失，则W＝Q吸，由W＝Pt可得
t＝＝＝420 s
7. 解：(1)装入水的最大质量m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×2×10－3 m3＝2 kg
(2)S1、S2闭合，电路中只有R1工作，发热功率为P＝＝＝1 100 W
此时电路处于加热状态
(3)S1闭合、S2断开时，R1与R2串联，电路处于保温状态
此时电路总电阻为R总＝＝＝242 Ω
R2的阻值R2＝R总－R1＝242 Ω－44 Ω＝198 Ω
(4)水吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃－50 ℃)＝4.2×105 J
由η＝×100%得消耗的电能W＝＝＝5.25×105 J
8. 解：(1)由乙图可知，加热时的功率为1 600 W，根据公式P＝UI可算出加热时的电流为
I加热＝＝＝ A
保温时的功率为400 W，根据公式P＝UI可算出保温时的电流为
I保温＝＝＝ A
加热和保温时的电流之比为
＝＝4∶1
(2)当开关接1时，只有R1接入电路，总电阻最小，由P＝可知，电路处于加热状态，加热时的功率为1 600 W，根据公式P＝可算出R1的电阻为
R1＝＝＝30.25 Ω
当开关接2时，R1、R2串联接入电路，电路处于保温状态，功率为400 W，根据公式P＝可算出电路的总电阻为
R总＝＝＝121 Ω
R2的阻值为R2＝R总－R1＝121 Ω－30.25 Ω＝90.75 Ω
(3)加热1.2 kg的水，使水温从20 ℃升至80 ℃时，水需要吸收的热量为
Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×1.2 kg×(80 ℃－20 ℃)＝3.024×105 J
热水壶的工作效率为90%，根据公式η＝×100%可算出放出的热量为
Q放＝＝＝3.36×105 J
电热水壶消耗的电能W＝Q放，根据公式W＝Pt可算出所需时间为
t＝＝＝＝210 s
9. 解：(1)由乙图可知，当S、S1都闭合时，R1与R2并联，电路中总电阻最小，根据P＝可知，电火锅处于高温挡
由P＝UI可得，此时电路中的电流为：
I＝＝＝5 A
(2)由乙图可知，当S闭合、S1断开时，R1单独接入电路，电火锅处于低温挡
由P＝可得，R1的阻值为：R1＝＝＝55 Ω
由乙图可知，当电火锅处于高温挡时，R2消耗的功率为：P2＝P高－P低＝1 100 W－880 W＝220 W
则R2的阻值为：R2＝＝＝220 Ω
由丙图可知，当S闭合、S1断开、S2接b时，R1、R2串联接入电路，电火锅处于保温挡
R串＝R1＋R2＝55 Ω＋220 Ω＝275 Ω
则保温挡功率为：P保＝＝＝176 W
(3)水吸收的热量为：Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(35 ℃－25 ℃)＝8.4×104 J
电火锅实际所做的功
W实＝W1实＋W2实＝P1实t＋P2实t＝(＋)t＝×100 s＝8.91×104 J
这时电火锅的加热效率为
η＝×100%＝×100%≈94.3%
10. (1)加热　55
【解析】(1)根据P＝UI＝可知，电压一定时，S闭合时，R1和R2并联，电阻最小，总功率最大，为加热状态；R2消耗的功率P2＝P加热－P保＝900 W－20 W＝880 W
R2的电阻为R2＝＝＝55 Ω
解：(2)不考虑热量损失， 则Q吸＝W＝Pt
水吸收的热量Q吸＝cmΔt＝cm(t－t0)
由Q吸＝W＝Pt得
t＝＝＝
＝＝224 s
(3)①电路中的电流范围是0.5～4 A，R2的最大功率为P2max＝IR2＝(4 A)2×55 Ω＝880 W
R2的最小功率为P2min＝IR2＝(0.5 A)2×55 Ω＝13.75 W
R2发热功率的范围是13.75～880 W
②变阻器的功率为P＝()2R＝＝＝
当＝时，即R＝R2时，变阻器功率最大
最大功率为P＝()2R＝＝＝220 W
③不能自动切换加热和保温两种工作状态(其他答案合理即可)．
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