第十五讲　电学计算 第3节　多挡位家用电器相关计算 课件(共36张PPT) 2025年中考物理人教版专题复习（甘肃）

(共36张PPT)
第3节
多挡位家用电器相关计算(必考)
2
甘肃5年真题与拓展
1
重难点突破
重难点突破
1.多挡位的实质：切换电热器的开关，改变电热器的功率.
2.挡位改变电功率的原理：在电压一定时，根据公式P＝ 可知，电功率与电阻成反比，即电阻越大电功率越小，电阻越小电功率越大.
方法指导
3.四种常见的多挡位电路设计
短路式 并联式 单刀双掷 双刀多掷(R1＞R2)
电路图
低温挡 只闭合S，两电阻 串联， P低＝ 只闭合S，只有R2接入电路， P低＝ S1断开，S2接b，R1、R2串联， P低＝ S接1、2时，只有R1接入电路，
P低＝
短路式 并联式 单刀双掷 双刀多掷(R1＞R2)
电路图
中温挡 / / 闭合S1，S2接b，只有R1接入电路， P中＝ S接3、4时，只有R2接入电路，P中
＝
短路式 并联式 单刀双掷 双刀多掷(R1＞R2)
电路图
高温挡 闭合S、S0，只有R1接入电路，P高＝ S、S0均闭合，R1、R2并联，P高＝ ＋ S1闭合，S2接a，R1、R2并联，P高 ＝ ＋ S接2、3时，R1、R2并联，
P高＝ ＋
彤彤家里有一台电热锅，它的一些参数如表中所示，加热功率有高、低两个挡位，其内部简化电路如图甲所示.[ρ水＝1.0×103 kg/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)电热锅在高挡位工作时的额定功率是______W.
额定电压 220 V
加热电阻R1 55 Ω
加热电阻R2 44 Ω
甲 乙
例题图
1 100
例
(2)若将锅中0.5 L的水从25 ℃加热到80 ℃，水吸收___________J热量.
(3)使用高挡位加热上述水的过程中，加热效率为70%，电热锅需工作___s.
额定电压 220 V
加热电阻R1 55 Ω
加热电阻R2 44 Ω
甲 乙
例题图
1.155×105
150
(4)爱动脑的彤彤把原电热锅内部简化电路设计成如图乙所示，也有高、低两个挡位，已知该电热锅允许通过的最大电流为8 A，请判断乙图电路是否合理？______，请简要说明理由：__________________________
______________________________________.
乙
不合理
乙图中高温挡工作时干路的总
电流大于该电热锅允许通过的最大电流
甘肃5年真题与拓展
类型1　两挡类(5年2考)
1.(2024临夏州23题)某品牌电热水壶铭牌如表所示，该电热水壶内部简化电路图如图所示.该电热水壶正常工作时，将1.5 L初温为20 ℃的水加热至沸腾，用时6 min，已知，外界大气压为1标准大气压，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，ρ水＝1.0×103 kg/m3.
1
品名：××电热水壶
额定电压：220 V
额定频率：50 Hz
加热功率：2 000 W
额定容量：1.7 L
保温功率：40 W
第1题图
(1)只闭合S1时，该电热水壶处于_____(选填“保温”或“加热”)状态；
品名：××电热水壶
额定电压：220 V
额定频率：50 Hz
加热功率：2 000 W
额定容量：1.7 L
保温功率：40 W
第1题图
保温
(2)求电阻R2的阻值；
品名：××电热水壶
额定电压：220 V
额定频率：50 Hz
加热功率：2 000 W
额定容量：1.7 L
保温功率：40 W
第1题图
解：当开关S1、S2闭合时，为
电阻R1的简单电路，此时功率
最大，该电热水壶处于加热状
态，由P＝ 可得，R1的阻值：
R1＝ ＝ ＝24.2 Ω
开关S1闭合、S2断开时，两电阻串联，总电阻：
R＝ ＝ ＝1 210 Ω
根据电阻串联的特点知，R2＝R－R1＝1 210 Ω－24.2 Ω＝1 185.8 Ω
解：将1.5 L、20 ℃的水加热到
100 ℃，水的质量：
m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×1.5
×10－3 m3＝1.5 kg
水吸收的热量：Q吸＝c水mΔt＝
4.2×103 J/(kg·℃)×1.5 kg×(100 ℃－20 ℃)＝5.04×105 J
电热水壶消耗的电能：W＝P加热t＝2 000 W×6×60 s＝7.2×105 J
烧水时电热水壶的效率：
η＝ ×100%＝ ×100%＝70%
(3)求在上述过程中电热水壶烧水的效率.
品名：××电热水壶
额定电压：220 V
额定频率：50 Hz
加热功率：2 000 W
额定容量：1.7 L
保温功率：40 W
第1题图
2. (2023甘肃23题)如图甲所示为小艺同学家的电中药壶，有“猛火”和“文火”两个挡位，工作电路简化为图乙所示，其中S′为挡位开关，R1、R2为发热电阻(假定工作时电阻不变)，A、B为阻值可忽略不计的指示灯.当电中药壶处于猛火挡时，红灯亮；处于文火挡时，绿灯亮.已知电中药壶额定电压为220 V，猛火挡的额定功率为2 420 W，R2的阻值为180 Ω .
甲 乙 丙
第2题图
(1)判断A灯是_____(选填“红灯”或“绿灯”)，你的判断依据是什么？
甲 乙 丙
第2题图
解：由电路图可知，当开关S闭合，S′打至触点N时，电路为 R1和指示灯A的串联电路，图中电中药壶处于猛火挡，此时红灯亮.故A灯是红灯；
红灯
解：猛火挡的额定功率为2 420 W，
根据P＝UI＝ 可知：R1＝ ＝
＝20 Ω
当开关S闭合，S′打至触点M时，
电路为两电阻和指示灯B的串联电
路，图中电中药壶处于文火挡，故图中电中药壶文火挡的额定功率：
P文火＝ ＝ ＝ ＝242 W
(2)求电中药壶“文火”挡的额定功率？
甲 乙 丙
第2题图
(3)某天用电高峰时，小艺用电中药壶帮奶奶熬药，为了计算家里电路的实际电压，她关了家里其他用电器，只将电中药壶调到猛火挡上，电中药壶工作1 min，电能表(如图丙所示)的表盘转了100转，由此她计算出家庭电路的实际电压是多少？
第2题图丙
解：猛火挡熬药时，电中药壶的实际功率：
P实＝ ＝ ＝2 000 W
家庭电路的实际电压：
U实＝ ＝ ＝200 V
3. (2022兰州)一款内置电陶炉的电暖桌如图甲所示，它不仅具有桌面暖手、桌底暖脚功能，还可以烧水、煮茶等.电陶炉的简化电路如图乙所示，其参数如表所示，高温挡额定功率字迹已被磨损.旋转旋钮开关，可实现停止工作、低温挡和高温挡的转换.R1和R2均为电热丝，R2＝72.6 Ω.求：
甲 乙
第3题图
电陶炉
额定电压 220 V
额定功率 高温挡 ××W
低温挡 400 W
(1)R1的阻值；
甲 乙
第3题图
电陶炉
额定电压 220 V
额定功率 高温挡 ××W
低温挡 400 W
解：旋钮开关放在1位置时，两电阻串联，电陶炉处于低温挡，根据P＝
可知：R串＝ ＝ ＝121 Ω
根据电阻串联的特点可知：
R1＝R串－R2＝121 Ω－72.6 Ω＝48.4 Ω
(2)高温挡额定功率；
甲 乙
第3题图
电陶炉
额定电压 220 V
额定功率 高温挡 ××W
低温挡 400 W
解：旋钮开关放在2位置时，电路为 R1的简单电路，电陶炉处于高温
挡，根据P＝ 可知高温挡额定功率：
P高温＝ ＝ ＝1 000 W
(3)在某用电高峰期，若家庭电路中只有电陶炉在工作，发现标有“3 000 imp/(kW·h)”的电能表的指示灯闪烁168次，使质量为1.7 kg的水从25 ℃升高到49 ℃，求此时电陶炉的加热效率.
甲 乙
第3题图
电陶炉
额定电压 220 V
额定功率 高温挡 ××W
低温挡 400 W
解：电能表指示灯闪烁168次电陶炉消耗的电能：
W＝ kW·h/imp×168 imp＝0.056 kW·h＝2.016×105 J
质量为1.7 kg的水从25 ℃升高到49 ℃吸收的热量：
Q＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg· ℃)×1.7kg×(49 ℃－25 ℃)
＝1.713 6×105 J
此时电陶炉的加热效率：
η＝ ×100%＝ ×100%＝85%
类型2　三挡类(5年3考)
4.(2022甘肃23题)厨艺最讲究“火候”二字，如图甲所示的智能蛋糕机就是通过智能化技术控制制作时间和温度，制作出口感好、营养价值高的蛋糕.该蛋糕机的电路简图如图乙所示，其中R1、R2均为发热电阻(假定电阻不随温度变化)，部分参数如下表所示.求：
甲 乙
第4题图
额定电压/V 220
额定功率/W 高温 1 100
中温 880
低温________　　　　
(1)当开关 S1断开，单刀多掷开关 S2打到3时，蛋糕机处于______(选填“高温”“中温”或“低温”)挡；
(2)该蛋糕机以高温挡正常工作时，10分钟产生的热量；
甲 乙
第4题图
额定电压/V 220
额定功率/W 高温 1 100
中温 880
低温________　　　　
解：高温挡产生的热量：
W＝P高温t＝1 100 W×10×60 s＝6.6×105 J
低温
(3)该蛋糕机正常工作时R2的电阻值；
甲 乙
第4题图
额定电压/V 220
额定功率/W 高温 1 100
中温 880
低温________　　　　
解：当 S1闭合，S2旋到位置2时，此时为并联电路，总电阻最小，总功率最大为1 100 W；当 S1闭合，S2旋到位置1时，电路中只有R1，此时，电路处于中温挡，R1的功率为880 W，所以高温挡时R2的功率：
P2＝P高温－P中温＝1 100 W－880 W＝220 W
根据P＝ 可知，电阻R2的阻值：R2＝ ＝ ＝220 Ω
(4)该蛋糕机低温挡的额定功率.
解：R1的阻值：R1＝ ＝ ＝55 Ω
当开关 S1断开，S2打到位置3时，蛋糕机处于低温挡：
P低温＝ ＝ ＝176 W
甲 乙
第4题图
额定电压/V 220
额定功率/W 高温 1 100
中温 880
低温________　　　　
5. (2024甘肃23题)小明家买了一个既可以烤肉、又可以吃火锅的多挡位电火锅，其内部电路原理如图所示，部分参数如表所示，R1、R2、R3均为发热电阻.R3的阻值为44 Ω.旋转开关S，让其和触点1和2、2和3或3和4接触时，可实现不同挡位的转换.
第5题图
物理量 参数
额定电压 220 V
中温挡功率 1 100 W
低温挡功率 440 W
(1)使用中温挡时旋转开关应该旋转到跟______触点接触的位置，简单说明理由；
第5题图
物理量 参数
额定电压 220 V
中温挡功率 1 100 W
低温挡功率 440 W
解：旋转开关与触点1和2接触时，R1、R2串联接入电路中，与2和3接触时，R2接入电路中，与3和4接触时，R2、R3并联，由并联电阻小于其中任一电阻，串联电阻大于其中任一电阻可知，与2和3接触时电阻较小，
根据P＝ 可知，此时电路的功率较大，为中温挡；
2和3
(2)电加热器电路中R1、R2的阻值各为多少？
第5题图
物理量 参数
额定电压 220 V
中温挡功率 1 100 W
低温挡功率 440 W
解：中温挡功率为1 100 W，故R2＝ ＝ ＝44 Ω
R1、R2串联接入电路中时电阻最大，根据P＝ 可知，此时功率最小，为低温挡，低温挡功率为440 W，由串联电阻的规律得：
R1＋R2＝ ＝ ＝110 Ω
则R1＝110 Ω－44 Ω＝66 Ω
(3)在高温挡模式下，向锅内装2 kg温度为20 ℃的水，高温挡连续正常工作210 s，水温升高到70 ℃，这时电火锅的加热效率η是多少？[电热丝的电阻不随温度变化，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，水吸收的热量跟电火锅消耗的电能的比值叫做加热效率]
第5题图
物理量 参数
额定电压 220 V
中温挡功率 1 100 W
低温挡功率 440 W
解：水吸收的热量：
Q吸＝c水m(t-t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(70 ℃－20 ℃)＝4.2×105 J
由于R2＝R3，则并联的总电阻R并＝ ＝22 Ω，高温挡功率：
P高温＝ ＝ ＝2 200 W
高温挡模式下连续正常工作210 s消耗的电能：
W＝P高t′＝2 200 W×210 s＝4.62×105 J
电火锅的加热效率：
η＝ ×100%＝ ×100%≈90.9%
类型3　电路设计与改进
6. 小明将废旧电热器上规格为“220 V　968 W”的完好电热丝R0拆下，用于科技小组制作电烘箱，设计电路如图甲所示.经过多次试验，当选用的电阻R1的阻值为5 Ω时，刚好满足箱体内烘干功率要求.(不考虑温度对电阻的影响)
拓
展
训
练
甲 乙
第6题图
(1)电热丝R0的阻值是多少？
甲 乙
第6题图
解：规格为“220 V　968 W”的完好电热丝R0，根据P＝ ，电热丝的阻值：
R0＝ ＝ ＝50 Ω
甲 乙
第6题图
(2)整个电路工作时的电流是多少？整个电路工作1 h产生的热量是多少？
解：图甲中，两电阻串联，由电
阻的串联规律，R＝50 Ω＋5 Ω
＝55 Ω，由欧姆定律，整个电路
工作时的电流：
I＝ ＝ ＝4 A
整个电路工作1 h产生的热量：
Q＝W＝UIt＝220 V×4 A×1×3 600 s＝3.168×106 J
(3)图甲电路工作时存在着电能没有被充分利用的不足.在保证箱体内烘干功率及R0不变的情况下，请你针对电路中的不足进行改进，在图乙中将改进的电路图补充完整，并在图中标出相关电阻的阻值(此问不要求写出计算过程)
甲 乙
第6题图
解：在图甲中，电烘箱的电功率：
P01＝I2R0＝(4 A)2×50 Ω＝800 W
R2串＝ ＝ ＝60.5 Ω
由串联电阻的规律，故应串联的电阻：
R2＝60.5 Ω－50 Ω＝10.5 Ω
即将R2＝10.5 Ω的电阻与R0＝50 Ω的电阻串联后作为电烘箱体的加热丝即可，如答图a所示；或将R1＝5 Ω的电阻与R0＝50 Ω的电阻串联后再与R2(R2＝60.5 Ω－5 Ω－50 Ω＝5.5 Ω)串联，如答图b所示．
b
第6题答图
a