2024海南中考物理二轮重点专题研究 微专题 多档位用电器类计算 习题课件(共23张PPT)

(共23张PPT)
多档位用电器类计算
微专题
知识精讲
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重难点突破
海南近年真题及拓展
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海南近年真题及拓展
多挡位用电器类
命题点
基础小练
1. 冬天打出来的果汁太凉，不宜直接饮用．如图所示，是小丽制作的“能加热的榨汁杯”的内部电路简化结构示意图，它具有加热、保温、榨汁等功能.请根据电路图回答下列问题：
(1)只闭合开关S1时，电路处于_____功能；
(2)开关S2_____，S3_____，电路处于加热功能；
(3)开关S2_____，S3_____，电路处于保温功能．
榨汁
闭合
闭合
闭合
断开
2. (2022年22题10分)小益家的豆浆机铭牌和简化电路如图所示．豆浆机工作时加热器先加热，待水温达到64 ℃时温控开关闭合，电动机开始打磨且加热器继续加热，直到产出豆浆成品，电源开关自动断开．小益用初温20 ℃，质量1 kg的水和少量豆子制作豆浆，设电源电压为220 V恒定不变，不计导线的电阻．求：
豆浆机铭牌 最大容积 2 L
额定频率 50 Hz
额定电压 220 V
加热器功率 880 W
电动机功率 120 W
(1)从物理学的角度解释热气腾腾的豆浆散发出香味的原因；
解：(1)由于扩散现象(或分子热运动)，豆浆分子进入到空气中．(合理即可)
(2)加热器单独工作时电路中的电流；
(3)质量为1 kg的水从20 ℃加热到64 ℃需要吸收的热量[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]；
(4)本次制作豆浆共计用了9 min的时间．如果在温控开关闭合前加热器产生的热量70%被水吸收，且不计豆子吸收的热量．求本次制作豆浆共消耗的电能．
解：(2)加热器单独工作时电路中的电流为
I＝ ＝ ＝4 A
(3)水吸收的热量为
Q吸＝c水m(t末－t初)＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(64 ℃－20 ℃)＝1.848×105 J
(4)豆浆机的水温升到64 ℃前只有加热器工作，加热器单独工作时消耗的电能为W1＝ ＝ ＝2.64×105 J
加热器单独工作的时间为t1＝ ＝ ＝300 s
加热器和电动机一起工作的时间为t2＝t－t1＝9×60 s－300 s＝240 s
9 min豆浆机消耗的电能为
W＝W1＋(P1＋P2)t2＝2.64×105 J＋(880 W＋120 W)×240 s＝5.04×105 J
3. (2023年22题12分)下表为某电烤箱铭牌的部分参数(其中高温挡的额定功率模糊不清)，其简化电路如图所示，R1、R2均为电热丝(电阻不随温度变化)，求：该电烤箱
额定电压 220 V 额定功率 低温挡 440 W
中温挡 1 100 W
高温挡
(1)在低温挡下正常工作时的电流．
(2)中温挡正常工作5 min消耗的电能．
(3)在高温挡正常工作时的额定功率(计算结果保留一位小数)．
解：(1)在低温挡下正常工作时的电流为：I1＝ ＝ ＝2 A
(2)在中温挡正常工作5 min消耗的电能为：
W＝P中t＝1 100 W×5×60 s ＝3.3×105 J
(3)由电路可知，只闭合开关S1，只有R1单独工作时，电烤箱处于中温挡，所以R1＝ ＝ ＝44 Ω
当电压一定，电阻最大时，电功率最小，因此断开开关S1，开关S2接b时，两电阻串联，为低温挡，低温挡时的总电阻为：
R＝R1＋R2＝ ＝ ＝110 Ω，则R2＝110 Ω－44 Ω＝66 Ω
当电压一定，电阻最小时，电功率最大，因此闭合开关S1，开关S2接a时，两电阻并联，处于高温挡，P高＝ ＝ ≈1 833.3 W
知识精讲
重难点突破
多挡位用电器类计算
方法指导
1. 识别挡位方法：判断接入电路中的总电阻大小，家庭电路中，不同挡位时电压不变(220 V)，根据 可知，电源电压一定，总电阻最小时，电功率最大，用电器处于高温挡；总电阻最大时，电功率最小，用电器处于低温挡．
2. 常考多挡位电路解读
电路图 低温挡 高温挡
(短路式) S闭合，S1断开，R1、R2串联，R总＝R1＋R2 S、S1都闭合，只有R1接入电路，R总＝R1
电路图 低温挡 高温挡
(并联式) S闭合，S1断开，只有R2接入电路，R总＝R2 S、S1都闭合，R1与R2并联，R总小于R1、R2中的较小值
(单刀双掷式) S接a端，R1与R2串联，R总＝R1＋R2 S接b端，只有R2接入电路，R总＝R2
例1 如图所示是某款电饭锅的简化电路图，额定电压为220 V，R1、R2均为阻值不变的加热电阻，它具有加热和保温两个挡位，已知R2的电阻为220 Ω，保温挡的功率为880 W. 求：
一题多设问
(1)电阻R1的阻值；
(2)电饭锅加热挡的功率；
(3)用加热挡将2.2 kg的水从20 ℃加热到100 ℃，
水吸收的热量；
(4)上述(3)过程需用时14 min，则该电饭锅的加热效率是多少；
(5)若某次用电饭锅加热水0.1 h，耗电0.09 kW· h，通过计算判断此时电饭锅是否正常工作；
(6)用电高峰期电压会降低，若只让电饭锅单独工作4 min，家中标有“
3 000 r/(kW· h)”的电能表表盘转了150转，求此时的加热功率；
(7)请你再利用一个开关 S1，对该电饭锅进行改装，使其再增加一个挡位，画出改装后的电路图，并计算出新增加挡位的电功率．
解：(1)由电路图得，当只闭合开关S0时，只有电阻R1接入电路，为保温挡；当开关S0和开关S均闭合时，电阻R1与电阻R2并联接入电路，为加热挡
已知保温挡的功率为880 W，由P＝ 得，电阻R1的阻值
R1＝ ＝ ＝55 Ω
(2)当开关S0和开关S均闭合时，电阻R1与电阻R2并联，为加热挡，此时电路的总电阻R总＝ ＝ ＝44 Ω
电饭锅加热挡的功率P加热＝ ＝ ＝1 100 W
(3)水吸收的热量Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×2.2 kg×(100 ℃－20 ℃)＝7.392×105 J
(4)上述过程中加热14 min，电饭锅放出的热量
W＝P加热t＝1 100 W×14×60 s＝9.24×105 J
电饭锅的加热效率η＝ ×100%＝ ×100%＝80%
(5)电饭锅加热水的实际功率P实＝ ＝ ＝0.9 kW＜1 100 W，所以此时电饭锅没有正常工作．
(6)家中标有“3 000 r / (kW· h)”的电能表表盘转了150转，电饭锅消耗的电能W′＝ kW· h＝0.05 kW· h＝1.8×105 J
由P＝ 得，此时的加热功率P加热′＝ ＝ ＝750 W
(7)如答图所示；
电路改装后，当开关S1、S0闭合，S断开时，只有电阻R1接入电路，因为R1的阻值小于R2，此时为中温挡；当开关S0、S闭合，S1断开时，只有电阻R2接入电路，此时电路中电流较小，电功率较小，为低温挡；当开关S1、S0、S均闭合时，电阻R1与电阻R2并联，此时电路电流最大，电功率最大，为高温挡．
新增加挡位的电功率P＝ ＝ ＝220 W
例2　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)该电热水壶在加热挡正常工作时的电流(计算结果保留一位小数)；
(2)电阻R2的阻值；
(3)给1.2 kg的水加热，使水温从20 ℃升至80 ℃，已知该热水壶的加热效率为90%，则需要加热多长时间．
解：(1)由图乙可知，电热水壶加热挡的功率P加热＝1 600 W，保温挡的功率P保温＝400 W；由P＝UI得，该电热水壶在加热挡正常工作时的电流
I＝ ＝ ≈7.3 A
(2)由图甲可知，当只闭合开关S1时，两电阻串联，电热水壶处于保温挡；当开关S1、S2均闭合时，只有电阻R1接入电路，电热水壶处于加热挡
加热挡时电路中的电阻
R1＝ ＝ ＝30.25 Ω
保温挡时电路中的总电阻
R总＝ ＝ ＝121 Ω
电阻R2的阻值R2＝R总－R1＝121 Ω－30.25 Ω＝90.75 Ω
(3)水吸收的热量
Q吸＝c水m水(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×1.2 kg×(80 ℃－20 ℃)＝3.024×105 J
该电热水壶需消耗的电能W＝ ＝ ＝3.36×105 J
需要加热的时间t加热＝ ＝ ＝210 s