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重难点09 电热综合计算 电热器的挡位分析
命题趋势
考点 三年考情分析 2025考向预测
1、电热综合计算：焦耳定律的应用，电热与电能转化效率计算 2、电热器的挡位分析：挡位调节原理，挡位调节分析，结合挡位的计算 在近三年浙江中考科学试卷中，电热综合计算与电热器挡位分析考查题型丰富多样。实验探究题可能围绕电热器性能测试，探究影响电热或功率的因素；计算题一般将电热综合计算与电路分析、能量转化等知识相结合，考查学生的综合分析和计算能力。 预计 2025 年浙江中考科学仍会通过计算题考查电热综合计算与电热器挡位分析。计算题大概率会综合多个电学知识点，如将电热综合计算与电路的动态分析、电路故障排除、家庭电路安全等相结合，考查学生的综合分析和计算能力。
重点诠释
【体系构建】
【重难诠释】
知识点一、电功率公式及简单计算问题
1.电功计算式
③推导式： （推导式只适用于纯电阻电路）
单位：P-瓦、W-焦、U-伏、I-安、R-欧、t-秒
④总功率：无论用电器串联或并联，总功率均等于各用电器实际功率之和：P总=P1+P2+……+Pn
2.常见考法
①公式应用：
公式 变形 应用类型 注意
W=Pt 求电功 单位对应（千瓦与小时）
P=UI 求电流 U额或I额 （需判断是否正常工作）
求电压
W=Pt P=UI W=UIt 求电功 单位：J
②纯电阻电路中——“串正并反”
当电流一定时（串联电路），由P=I2R知：电功率与电阻成正比。
当电压一定时（并联电路），由知：电功率与电阻成反比。
串联电路中：（正比）
并联电路中：（反比）
总结：明确每个公式的适用条件，注意各物理量的对应关系，合理利用“串反并同”规律，电功率计算不再是难题。
知识点二、多挡位问题
1.挡位分析
①挡位的高低本质是用电器消耗电功率的大小
高挡——电功率最高，中挡——电功率次之，低挡——电功率最低
家庭电路中电压一般恒定为220V
判断依据：
P大—→高温挡（加热挡）—→总电阻小
P小—→低温挡（保温挡）—→总电阻大
②多挡位问题分类
a.通过电阻串联实现温度挡调节：串联越多，总电阻阻值越大，温度挡位就越低
b.通过电阻并联实现温度挡调节：并联越多，总电阻阻值越小，温度挡位就越高
c.通过多开关通断实现温度挡调节：先判断通过不同开关的通断实现电阻的串联或并联，根据上面的两种方法判断。
2.常见考法
题型一：R1、R2并联问题（R1>R2）
只闭合S1时，低温挡：
只闭合S2时，中温挡：
闭合S1、S2时，高温挡：
题型二：R1、R2串联问题
闭合S时，R1短路，为高温挡：
断开S时，R1、R2都是发热电阻，为低温挡：
题型三：多开关通断问题
当开关S1置于a端，S2断开时，则R1与R2串联，用电器处于低温挡位；
当开关S1置于c端，S2断开时，则R1单独连入电路，用电器处于中温挡位；
当开关S1置于b端，S2闭合时，则R1与R2并联，用电器处于高温挡位。
总结：并联型——单电阻：保温；多电阻：加热；
串联型——单电阻：加热；多电阻：保温。
明确电路连接方式，求得电阻，利用得用电器的电功率即可。
知识点三、热效率问题
热效率η的计算公式为：η=，其中是指电热器产生的对我们有用的热量，W是指电热器消耗的电能。=
限时提升训练
1．下图是小明家使用的两挡电取暖器内部简化电路图，、为电热丝，且电阻不变，高温挡位功率为1100W，低温挡位功率为440W，家庭电路电压，客厅内空气的质量约为80kg，此电取暖器将客厅内空气从10℃加热到20℃求：
（1）计算完成加热空气需要吸收多少热量【空气的比热容取1100J/(kg ℃)】；
（2）电取暖器处于高温挡位时电路中的电流；
（3）若该加热器加热空气的热效率为80%，则高温挡加热空气需要多长时间？
2．小明家的电热水器，铭牌参数如上表所示，速热挡位功率模糊不清。工作电路如图甲所示，其内部有两个电热丝R1、R2(R1、R2阻值不变)，通过控制开关，可以实现速热、加热、保温三个功能(速热功率大于加热功率)。
额定电压 220V
速热
加热 1100W
保温 100W
容积 60L
（1）计算R1的阻值。
（2）在用电高峰期，小明关闭其他用电器，只让电热水器处于速热挡位工作，观察图乙所示电能表，发现1.5min内脉冲灯闪烁了80次，请计算此时小明家的实际电压。
3．在物理小组课外活动中，小明小组同学利用两段阻值不同的电热丝R1和R2，设计成高、中、低三个挡位的电热器，电路图如图所示，其中R1=2R2。在安全情况下，分别用三个挡位给同一容器中质量1.2kg的水加热（水均未沸腾），所收集的数据如下表。
电热器挡位 额定电压 额定功率 水升高的温度 加热时间
高温 220V
18℃ 6min
中温
8℃ 8min
低温 100W 4℃ 9min
（1）求R1的阻值是多少？
（2）电热器用中温挡工作时，水温升高8℃消耗的电能是多少？
（3）计算用高温挡加热时的效率？
4．如图甲为一款家用电热水壶，其简化电路图如图乙所示。它有高温和低温两种挡位，正常工作时高温挡功率为550W，R2=132Ω，求：
（1）该电热水壶将1kg的水从20℃加热到80℃，水吸收的热量是多少？[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
（2）R1的电阻是多少？
（3）该电热水壶正常工作时低温挡功率是多少？
（4）在物理综合实践活动中，小芳和小丽利用所学的物理知识，合作测量电热水壶高温挡的实际功率。电表上标着“2000r/kW·h”。他们把家中的其他用电器都与电源断开，仅让电热水壶接入电路中烧水。3min电能表的转盘转了50r，求电热水壶的实际功率？
5．某种电热器额定电压为，内部电路如图所示，该电热器有大小两个加热挡位，只闭合开关时为小功率挡，同时闭合、时为大功率挡，电热丝电阻，。当电热器正常工作时，求：
（1）使用小功率挡时的工作电流；
（2）大功率挡的额定功率；
（3）若加热效率为，使用大功率挡将的水从20℃加热到100℃所需时间是多少s？【，结果保留整数】
6．如图所示，小红在家煲汤时使用的电饭煲的部分参数如表所示，其简化电路如图乙所示，R1、R2均是发热电阻（阻值不随温度变化），欲将质量为1.2kg，初温为20℃的汤加热至100℃，设此汤的比热容为c汤=4.0×103J/(kg·℃)，求：
额定电压 220V
额定功率 低温挡____ 48.4W
高温挡 500W
（1）汤需要吸收的热量；
（2）利用电饭煲高温挡煲汤时，将汤由20℃的汤加热至100℃需要16分钟，则电饭煲的效率是多少？
（3）计算R1和R2的电阻分别是多少？（写出开关位置和电路处于高温挡还是低温挡）
7．某电器厂设计了一种具有高、中、低温三挡的家用电火锅，该火锅产品铭牌和电路图如图表所示：（其中R1＝R2）
额定电压 220V
额定功率 高温挡 中温挡 低温挡
880W 440W 220W
（1）当电火锅使用中温挡正常工作时，电路中电流是多大？接入电路的电热丝的阻值是多少？
（2）用电火锅高温挡在额定电压下烧水7min，电流做了多少功？若电热丝产生热量的85%被水吸收，在1个标准大气压下，能使1kg初温为30℃的水温升高多少？
（3）在物理综合实践活动中，小芳和小丽利用所学的物理知识，合作测量电火锅高温挡的实际功率。电表上标着“1200r/kW·h”。他们把家中的其他用电器都与电源断开，仅让电火锅接入电路中烧水。2.5min电能表的转盘转了40r，求电火锅的实际功率？
8．中国的中医已有两千多年的历史，中医是祖国医学文化的宝贵遗产。为了更好地控制煎药时的火候，某厂家生产了如图甲所示的一款全自动电煎药壶，它有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路图如乙所示，当开关接在2上时是加热挡，其功率为2420W，当开关接在1上时是保温挡，其功率为242W，求：
（1）当煎药壶在保温挡正常工作时，通过煎药壶的电流；
（2）当煎药壶在加热挡正常工作5min，消耗的电能；
（3）的阻值；
（4）小华购买了该品牌的煎药壶，某天用电高峰时，小华用该煎药壶熬药，为了计算家里电路的实际电压，他关了家里的其他用电器，只将煎药壶调到加热挡上工作2min，电能表的表盘转了200转，如图丙所示，则小华家里此时的实际电压。
9．生活中大多数电热器都有多个挡位，学习了电功率知识后，小龙同学利用电压为的电源，两个阻值不同的定值电阻，设计了如图所示的电路来探究电热器多挡位的问题。已知，，请计算：
（1），断开，闭合时，电路中的电流是多少？
（2）断开，、闭合时，通电10 min电路时产生的热量是多少？
（3）该电路的最大功率是多少？
10． 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。
额定电压
加热电阻
加热电阻
（1）电热锅在高挡位工作时的额定功率是多大？
（2）若将锅中的水从加热到，水吸收多少热量？
（3）上述加热水的过程中，不计热量损失，电热锅高挡位需正常工作多长时间？
（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，请判断乙图电路是否合理，并通过计算说明原因。
11．如表是某款两挡位电火锅的有关参数，如图甲是其简化电路图，和为阻值不变的电热丝，单刀双掷开关S可接高温挡或低温挡，实现不同挡位的变换；求：【J/（kg·℃）】
额定电压U/V 电火锅挡位 额定功率P/W
220 低温 220
高温 880
（1）求和电热丝的阻值；
（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；
（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像如图乙所示。请通过计算比较使用高温挡还是低温挡更节能？
12．某双挡位电热器原理如图所示，其额定电压为220V，加热挡功率为1210W，保温挡功率为80W，R1、R2均为阻值恒定的发热电阻，求：
（1）电热器处于加热挡时通过R2的电流；
（2）电热器中发热电阻R1的阻值；
（3）当实际电压为200V时，电热器将1kg初温为20℃的水加热至80℃需要的时间（不计热量损失）。
13． 敏敏家买了一款如图甲所示的多挡位电热水器，容积为60L，内部简化电路如图乙所示，调节开关时电热水器分为低温挡、中温挡和高温挡。已知电热水器的额定电压为220V，低温挡额定电功率为1100W，中温挡额定电功率为2200W，R1（1）当只有S1闭合时，电热水器正常工作时的电流是多少？
（2）R2的阻值是多少？
（3）热水器内的水初温是20℃，用高温挡工作半小时，水的温度升高了多少？
（4）敏敏有一次发现正在烧水的电热水器的插座的一个插孔烧焦了，如图丙所示。爸爸分析是插头和插座接触不良引起的，请你分析插头和插座接触不良为什么能把插座烧坏？
14． 小明家的电热水器，铭牌参数如表所示，速热挡位功率模糊不清。工作电路如图甲所示，其内部有两个电热丝（阻值不变），通过控制开关，可以实现速热、加热、保温三个功能（速热功率大于加热功率）。
额定电压 220V
速热
加热 1100W
保温 100W
容积 60L
（1）计算的阻值。
（2）在用电高峰期，小明关闭其他用电器，只让电热水器处于速热挡位工作，观察如图乙所示电能表，发现1.5分钟内脉冲灯闪烁了80次，请计算此时小明家的实际电压。
（3）小明调查发现，小区居民用电是由附近的配电室提供。为研究家庭电路电压偏低的原因，小明设计如图丙所示的电路进行模拟实验：用学生电源模拟配电室；用小灯泡L（3V 0.9W）模拟家庭用电器；由于配电室距离居民楼较远，故选用约10m长的细导线模拟配电室到用户间的输电线。连接电路闭合开关，调节学生电源输出电压为3V，此时电压表示数为2.5V。要使小灯泡L正常工作，应将学生电源的输出电压调到多少？请根据以上实验，分析解决家庭电路实际电压偏低的方法。（忽略温度对导线和灯丝电阻的影响）
15．如图所示是小丽家厨房安装的一个小厨宝．小厨宝利用水箱储水，加热一段时间后，拧开水龙头就会有热水流出．其相关参数如下表所示．
产品名称 储水式小厨宝
额定电压 220V 额定功率 1200 W
最高温度 75℃ 额定容量 6.0 L
（1）小厨宝正常工作时的电阻是多大？（计算结果保留一位小数）
（2）要把满箱水从15℃加热到38℃，需要吸收多少热量？小厨宝正常工作时至少需要加热多长时间？[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
（3）小丽了解到有一种速热式电热水器，额定功率为5000W，冷水流经速热式电热水器时，很快就可流出达到预设温度的热水，小丽家的电能表允许通过的最大电流为10A，通过计算说明在她家的电路中能否安装这种电热水器。
16．如图为某款家用电热器内部简化的工作电路图。额定电压为220V，、是发热电阻，其中的阻值为200Ω。当开关闭合，S接b时为高温挡，高温挡额定功率为1210W；当开关闭合，S接a时为中温挡。求：
（1）中温挡的额定功率；
（2）当开关断开，S接a时，电路中的电流；
（3）某次使用高温挡工作15min，消耗电能为，请通过计算说明这段时间内电热器是否正常工作。
17． 2023年3月黄冈地区强降雨迎来最冷的春天，一些家庭紧急购入了电暖器抵御寒冷。如题图甲所示，是某一品牌的电暖器，图乙是其内部电路原理图，铭牌如表所示，已知电阻。求：
某品牌电暖器铭牌
额定电压 220V
高温档功率
中温档功率 1300W
低温档功率 900W
（1）中温挡正常工作时电路中的电流（计算结果保留2位小数）；
（2） 的阻值（计算结果保留2位小数）；
（3）若室内空气质量为80kg，用该电暖器的高温挡正常工作10min，放出热量的50%被室内空气吸收，那么可使室内气温升高多少？[假设空气的比热容为1.0×103 J/(kg·℃)]。
18．某品牌汽车安装有电加热座椅垫，该座椅垫有“高温”“低温”两个挡位，其电路简化原理图如图甲所示，其中电源电压为12V，熔断器(电阻忽略不计)的熔断电流为5.0A，高温功率为36W，低温功率为16W。求：
（1）座椅垫处于“高温”挡时，加热10s产生的热量；
（2） 的阻值；
（3）小明把电路原理图改为乙图，也设有两个挡位。试通过计算判断乙图电路是否合理？
19．实践小组的同学想制作简易加热垫给户外工作者送温暖。同学们设计了加热和保温两个挡位，并设计出两种不同的电路如图甲、乙，所有定值电阻和滑动变阻器都是发热电阻，乙图中R3处于两个端点时分别为加热和保温状态。图中R1的阻值为4.8Ω，R2的阻值为14.4Ω，R3的最大阻值与R2相等。请回答下列问题：
（1）计算甲图中处于加热状态时通过R1的电流是多少A？
（2）计算乙图中保温功率是多少W？
（3）分析说明采用甲、乙哪个原理图加热最快？计算加热5min产生的热量最多是多少焦耳？
20．寒冷的冬天，人们经常会使用油汀取暖器(如图甲)进行取暖。如图乙是小智家油汀取暖器的工作电路简化图，S为温控开关，R1和R2为发热电阻丝，且R1=48.4Ω，R2=96.8Ω，家庭电压为220V不变。
（1）由电路图可知，取暖器有高、中、低三个挡位，请分析论证：当开关S、S1闭合时，该油汀取暖器处于什么挡位
（2）设高温挡功率为P1，低温挡功率为P2，求·的值；
（3）小智选择中温挡在房间取暖时，使用一段时间发现一个规律，取暖器工作25min后，温控开关S自动断开停止加热， 5min后温控开关又自动闭合， 取暖器再次工作， 如此循环保持室内温度基本恒定，水选择中渴挡使用时，该取暖器正常工作1小时消耗的电能。
21． 养生壶的电路如图所示，它有加热和保温两挡，R1与R2均为电热丝。当加热到设定温度时，养生壶自动切换为保温挡。养生壶的部分参数如表所示。求：试分析，
壶的容积
额定电压
加热功率
保温功率
（1）当闭合，断开时，养生壶处于哪个状态挡位（要求做出简单分析）；
（2）在保温挡正常工作时，电路中的电流；
（3）R2的阻值；
（4）高温挡加热30分钟，消耗多少度电能。
巩固训练
1．如图1所示为某型号室内加热器，有高温和低温两个挡位，额定电压为220V，高温挡和低温挡的额定功率分别为2200W和1000W，简化电路如图乙所示。求：
（1）当开关S1、S2均闭合时，电加热器处于 （选填“高温挡”或“低温挡”）。
（2）电阻丝R1的阻值。
（3）在额定电压下，使用高温挡工作1h，电加热器消耗的电能是多少？
（4）关闭其他所有用电器，单独使用该加热器在低温档工作15分钟观察到表盘转动96转，此时加热器实际功率为多少？
2．小阳同学在科技月制作了一个多挡位电热器模型。为了分析接入电路的电阻对电热器的电功率的影响，他将电表接入电路中，其电路如图所示，电源两端电压不变，。当开关S闭合，、断开时，电压表示数为，当都闭合时，电压表示数为，已知；两种状态时，消耗的功率最大值和最小值之比为；的最小功率为0.9W。请你帮小阳完成下列问题。
（1）画出上述两个状态的等效电路图；
（2）计算电阻的阻值；
（3）计算电源两端的电压；
（4）计算这个电热器模型最大挡位和最小挡位对应的功率分别是多少？
3．在学校创新比赛中，小龙设计了一个多挡位电热水器。其工作电路图如图甲所示，R1和R2是两根电热丝，旋转开关如图乙所示，内有一块绝缘圆盘，圆盘的边缘共有10个金属触点（触点编号与电路图对应，编号相同的触点用导线连接）。可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，可以将相邻的触点连接。当旋钮上的箭头指向图中位置D，金属滑片将1、2两触点接通，同时另一端也将3、4两触点接通。旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时，可以实现四挡的加热功率。他设计的四挡加热功率如表所示：
温度挡位 高温 中温1 中温2 低温
加热功率/W 1100 660
（1）旋钮上的箭头指向D位置时，电热水器处于高温挡，两根电热丝 。（选填“串联”或“并联”）
（2）若四挡加热功率依次递增，计算电热丝R1和R2的阻值各是多少？
（3）该电热水器低温挡时的加热功率是多少？
4． 如图甲所示为某品牌电吹风的电路结构图。
（1）要让电吹风工作时吹出热风，选择开关应置于图甲中 (选填“AB”、“BC”或“CD”)两触点位置。
（2） 图乙为热风挡、凉风挡的功率及某次工作时两挡位的使用时间。
①求在此段时间内消耗电能.
②计算电热丝的阻值。
5．图甲是某款电火锅，其内部简化电路如图乙所示。S1是旋钮开关，S2是温控开关(当锅体温度达到设定值时自动断开，当锅体温度低于一定值时自动闭合)；R是指示灯的分压电阻，不起到加热作用；发热管内部结构如图丙所示，滑片转动时只能与滑动触头接触，0挡为断开状态，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ挡是不同功率的挡位，电热丝被均分为四节接入电路，其他元件的电阻均忽略不计。
（1）S1 从0挡转到Ⅰ挡开始工作，温控开关S2 的状态是 (填“断开”或“闭合”)。
（2）加热时，锅内水温逐渐升高，其中改变水的内能的方式是 (填“做功”或“热传递”)。
（3）图丙中，滑片顺时针转动，发热管的加热功率增大，Ⅳ挡时功率最大，则接线柱a、b、c中连入电路的应该是 。
（4）已知电火锅Ⅳ挡加热功率为1000 W，若电火锅在Ⅲ挡工作5min，求发热管消耗的电能。(写出计算过程)
6．近年来“低头族”越来越多，颈部热敷仪(如图甲)逐渐风靡起来。学校科学兴趣小组的同学想探究它的原理，查看说明书后发现：该热敷仪由6伏电源供电， 为发热电阻 欧， 欧) ，实际电路如图乙所示。通过三个开关来控制低、中、高三挡温度。 (已知通过发热电阻的电流越大，温度越高)
（1） 当 断开， 闭合时，热敷仪处于中温挡，此时电路中的电流为 安。
（2） 当 (填开关状态)时，热敷仪处于低温挡，此时 两端的电压为 伏。
（3）计算当热敷仪处于高温挡时，电路的总电流为多大 (写出计算过程)
7．如图是一条电热毯电路的示意图，R0是发热电阻丝，R是串联在电路中的电阻，S是控温开关。电热毯高温挡时功率为40W，请回答（不考虑温度对电阻值的影响）：
（1）要使电热毯处于低温挡，开关S应处于 （填“断开”或“闭合”）状态。
（2）计算发热电阻丝R0的阻值是多大？
（3）当电热毯处于低温挡时，电路中的电流为0.1A，则在50min内R0产生的热量是多少？
8．电鳗是生活在亚马孙河流域的危险鱼类，电鳗放电时能够电晕过河的牛、马等大型动物，使其溺水。为了研究电鳗的放电行为，研究人员把一个阻值为2000Ω的电阻与电流表串联，并接到电鳗的首尾两端，如图甲。待电鳗放电瞬间记录电流表的值为0.2A。
请回答：
（1）根据研究记录的数据计算电鳗此次放电的电压与电功率。
（2）电鳗能够放电是一种 (选填“先天性行为”或“后天学习行为”)。
（3）为保证用电安全，在设计家用电器时要防止用电器变成放电的“电鳗”，如设计电热水壶时要防止电热水壶“干烧”，避免内部的绝缘物质熔化后漏电。图乙、丙是两位同学设计的“防干烧电热水壶”方案，R3是加热电热丝，R2是阻值随温度升高而减小的热敏电阻，当水温高于100℃后，电磁铁能够吸引衔铁。乙、丙两个方案中能够实现电热水壶防干烧的是 方案。
9．（物）如图甲所示是某家用多功能电炖锅，深受消费者认可和青睐。它有三段温控功能：高温炖，中温煮和低温熬。图乙是它的简化电路图，下表是该电炖锅的部分参数。
项目 参数
电源电压（V） 220
低温挡功率（W） 500
中温挡功率（W） 1000
高温挡功率（W）
（1）该电炖锅是利用电流的 工作的；
（2）开关断开、接A时，电炖锅为 （选填“高”、“中”或“低”）温挡.
请计算R2的电阻值 。（计算结果保留整数）
（3）若电炖锅高温挡工作7分钟，求电炖锅消耗的电能。
（4）若家庭电路的电压是220伏，某插座的额定电流是5安，用该插座仅给电炖锅供电，从安全用电和加热快这两个角度综合考虑，应选择 （选填“高”、“中”或“低”）温挡。
10．富强电器厂设计了一种具有高、中、低温三挡的家用电热火锅，其发热部分的电阻丝如图所示。A、B、C为三个接线柱，B是电阻丝中点的接线柱。请帮助该厂完成以下工作。
（1）说明低温和中温两个挡位的连接方法(文字表述或画图连接均可)。
（2）如果要求低温挡发热功率为200 W，求此时接入电路的电阻、高温和中温两挡的发热功率分别应是多大。
（3）设计一份该火锅的产品铭牌。
11．图甲为热敏电阻的R-t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的恒温箱的简温控电路，继电器线圈的电阻为150欧，当线圈中电流大于或等于28毫安时，继电器的衔铁被吸合，为继电器线圈供电的电池的电压为6伏，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
（1）恒温箱的加热器应接在A、B端还是C、D端？
（2）若恒温箱内的温度达到100℃时，通过计算分析恒温箱加热器是否处于工作状态？
（3）若在原控制电路中，串联接入一个可变电阻，当该电阻增大时，所控制的恒温箱内的最高温度将 （填“变大”“不变”或“变小”）。
12．如图甲所示为小科同学家的电中药壶，有“猛火”和“文火”两个挡位，简化的工作电路如图乙所示，其中S'为挡位开关，R1、R2为定值电阻（阻值不随温度改变），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。已知电中药壶的额定电压为220伏，R2为180欧，猛火挡的额定功率为2420瓦。
（1）请判断A灯是 （选填“红灯”或“绿灯”）。
（2）求电中药壶文火挡的额定功率是多少？
（3）暑假的一天晚上，小科用电中药壶帮奶奶熬药，先用猛火挡加热6分钟至沸腾后，再用文火挡慢熬30分钟，共消耗电能0.3千瓦时，由此可计算电中药壶的实际电压是多少？
13．如图甲是一款车载电热水杯，电源是采用车载电池的12V，直接把插头插在点烟器上面就可以使用了，简单方便，即使是开长途旅行，也是随时随地有热水喝。该水杯容量为500mL，有高、中、低三个加热档位，乙图为其工作电路简图，其中RI=1Ω，R2=2Ω，求：
（1）电热水杯处于低温档，开关S1、S2分别处于的状态为 。
（2）计算电热水杯中温档功率。
（3）若该电热水杯加热效率为90%，则用高温挡将满杯20℃水加热到100℃所需时间为多少分钟，结果保留整数。[ρ水=1.0×103kg/m3；C水=4.2×103J/(kg ℃)]
14．如图甲是某型号围炉煮茶器，既可以煮茶又可以烘烤食物，其部分参数如表所示。煮茶器简化电路如图乙所示，其中R1为发热电阻丝，R2为定值电阻。
额定电压 220V
额定功率 高温档 2200W
低温档 1100W
（1）围炉煮茶器通电时，电热丝内能增加。该内能的改变方式属于 。
（2）闭合开关S1、断开S2，围炉煮茶器工作30分钟，求消耗的电能。
（3）为达到额定功率且使整个茶盘均匀受热，围炉煮茶器内的发热电阻丝以图丙所示的方式缠绕在陶瓷底盘上。现有两种电阻丝，规格如表所示。通过计算，判断该围炉煮茶器内的发热电阻丝为哪一种，并说明理由。
发热电阻丝 直径(毫米) 每米电热丝的阻值 (欧)
镍铬合金丝 0.5 5
铁铬铝合金丝 0.2 46
15．如图是小科购买的简易烘衣机，电路结构如图1所示，由电源、小型风机M、电热丝R(阻值为200Ω)、导线、开关等元件组成。额定电压为220V，用热风烘干时的额定功率为1200W。不计导线、开关、电源内部电阻，请分析计算：
（1）开关S闭合后，正常工作10分钟电热丝产生的热量是多少
（2）家里有一只电热水壶(如图2)，标有“220V 1200W”。当两个电器都正常工作5分钟， 消耗电能情况是 (选填“电热水壶多” “简易烘衣机多” “一样多”)。
（3）某些材质的衣服只适用冷风吹干。则可在上述电路中设计可增加一个开关S2。则S2应安装在 (选填“风机M”或“电热丝R”) 所在支路。
16．图甲是小明设计的孵蛋器模拟电路图。其控制电路中R0为热敏电阻，工作电路电源电压 伏， R1、R2均为电热丝，其中. 欧。当通过电磁铁线圈的电流大于 60毫安时，衔铁被吸合，小于30毫安时衔铁被释放，从而实现加热、保温两挡自动切换，使鸡蛋孵化时获得稳定适宜的温度环境。
（1）根据孵蛋器的功能，结合图甲电路分析，当温度升高时，热敏电阻R0的阻值大小变化是 。
（2）已知该孵蛋器的保温功率为48瓦，求孵蛋器在加热状态时1分钟产生的热量。
（3）为了起到较好的保温效果，小明设计了如图乙所示的“水床”结构，即在导热层中装入一定量的水。请简要说明设计的理由： 。
17．某电热水器可将装置内的水加热到70℃，随后自动进入保温状态，加热时电功率为1210瓦，保温时电功率为242瓦。小实根据所学的电学知识设计了一个模拟电路图（如图甲），注满水后，闭合开关S1、S2，开始加热达到设定温度时自动进入保温状态。工作电路中的R1和R2是电热丝，控制电路中的La和Lb是两个完全相同的电磁铁（假设电磁铁的吸引力不随距离变化而变化），两个电磁铁中间有一个弹性衔铁，设定两个电磁铁之间的吸引力差值达到一定值时才能吸引弹性衔铁左右摆动，带动“动触点”与不同的“静触点”连接。
（1）若将电热水器注满水，闭合开关，3分钟后即可加热到70℃，消耗的电能为 焦。
（2）计算电热丝R1和R2的阻值，请写出计算过程。
（3）Ra和Rb的阻值与温度的关系如图乙所示，当温度为X时，Ra和Rb的曲线相交，则理论上X的值与70℃的大小关系是 （选填“大于、小于或等于”）。
18．某同学发现不少商场洗手间为顾客提供干手器(图甲)，他也想设计并制作一款干手器供学校使用。
（1）某同学利用电磁继电器设计了如下电路图(图乙)，实现自动化控制。闭合开关S、S1、S2后，干手器感应到手伸入时，感应开关闭合，电动机开始工作。此时电磁铁上端为 极，图丙中的光敏电阻 (选填“①”或“②”)符合他的设计要求。
（2）若全校师生均使用热风干手，一周累计10000次，按照某同学的设计图及干手器参数表计算干手器一周消耗的总电能
干手器参数
额定电压 220V
电动机额定功率 50W
R1加热功率 950W
工作时间 18s
19．如图甲为热敏电阻的R-T图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的恒温箱的简单温控电路。继电器线圈的电阻为150Ω。当线圈中电流大于或等于28mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电压为6V，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。请回答下列问题。
（1）从图甲中可得50℃时热敏电阻的阻值为 Ω。
（2）恒温箱的加热器应接在A、B端还是C、D端？ 。
（3）若恒温箱内的温度达到100℃，通过计算分析恒温箱加热器是否处于工作状态
（4）若在控制电路中串联接入一个可变电阻，当该电阻阻值增大时，所控制的恒温箱内的最高温度将 （填“变大”“不变”或“变小”）。
20．如图甲所示，小明家新装了一台智能电热马桶盖，他查阅使用说明书发现便座加热电路有高、中、低三档并可手动调节，其额定电压为220V。低温挡、中温挡的额定功率为22W和44W。利用所学的电学知识他设计了一个等效电路图，如图乙所示，用两个定值电阻R1和R2表示两电热丝，开关S2可分别接a、b或c触点，电路接入家庭电路中时均能正常工作。
（1）分析电路可知，要使加热电路处于高挡位，需将开关S1闭合，S2接 。选（“a”、 “b”、“c”）
（2）计算R2的电阻；
（3）计算高挡位工作10min消耗的电能
21．某电热器的简化电路如图所示，可通过转动旋钮开关实现加热和保温功能。该电热器额定电压为220伏，图二为小明使用该电热器在正常工作30分内功率的变化情况。完成下列问题：
（1）开关转至ac位置时，该电热器可实现 功能。
（2）分析计算加热时电路的电流及定值电阻R1的阻值为多少？
（3）使用该电热器30分钟内总共消耗多少电能？
22．某校师生自制了一台电烘箱，其简化电路如图甲所示，定值电阻R1和R2为发热体，其中R1的阻值大小为40Ω，控制开关S1、S2的通断可实现高低温挡的调节。为测试电烘箱两挡位工作情况，同学们使用了一款可显示电费和实时功率的新型插座，如图乙所示。求：
（1）在低温挡工作时，应只闭合开关 ；在高温挡工作时，应只闭合开关 ；
（2）电烘箱在低温挡工作时，插座显示器上示数如图乙所示，则通过电路的电流是多少（保留一位小数）；
（3）调节开关至高温挡，并将实时电费归零，让电烘箱单独工作0.5h后，电费计量情况如图丙所示，请估算该电烘箱此时的电功率（已知电费单价为0.45元/kW h）。
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重难点09 电热综合计算 电热器的挡位分析
命题趋势
考点 三年考情分析 2025考向预测
1、电热综合计算：焦耳定律的应用，电热与电能转化效率计算 2、电热器的挡位分析：挡位调节原理，挡位调节分析，结合挡位的计算 在近三年浙江中考科学试卷中，电热综合计算与电热器挡位分析考查题型丰富多样。实验探究题可能围绕电热器性能测试，探究影响电热或功率的因素；计算题一般将电热综合计算与电路分析、能量转化等知识相结合，考查学生的综合分析和计算能力。 预计 2025 年浙江中考科学仍会通过计算题考查电热综合计算与电热器挡位分析。计算题大概率会综合多个电学知识点，如将电热综合计算与电路的动态分析、电路故障排除、家庭电路安全等相结合，考查学生的综合分析和计算能力。
重点诠释
【体系构建】
【重难诠释】
知识点一、电功率公式及简单计算问题
1.电功计算式
③推导式： （推导式只适用于纯电阻电路）
单位：P-瓦、W-焦、U-伏、I-安、R-欧、t-秒
④总功率：无论用电器串联或并联，总功率均等于各用电器实际功率之和：P总=P1+P2+……+Pn
2.常见考法
①公式应用：
公式 变形 应用类型 注意
W=Pt 求电功 单位对应（千瓦与小时）
P=UI 求电流 U额或I额 （需判断是否正常工作）
求电压
W=Pt P=UI W=UIt 求电功 单位：J
②纯电阻电路中——“串正并反”
当电流一定时（串联电路），由P=I2R知：电功率与电阻成正比。
当电压一定时（并联电路），由知：电功率与电阻成反比。
串联电路中：（正比）
并联电路中：（反比）
总结：明确每个公式的适用条件，注意各物理量的对应关系，合理利用“串反并同”规律，电功率计算不再是难题。
知识点二、多挡位问题
1.挡位分析
①挡位的高低本质是用电器消耗电功率的大小
高挡——电功率最高，中挡——电功率次之，低挡——电功率最低
家庭电路中电压一般恒定为220V
判断依据：
P大—→高温挡（加热挡）—→总电阻小
P小—→低温挡（保温挡）—→总电阻大
②多挡位问题分类
a.通过电阻串联实现温度挡调节：串联越多，总电阻阻值越大，温度挡位就越低
b.通过电阻并联实现温度挡调节：并联越多，总电阻阻值越小，温度挡位就越高
c.通过多开关通断实现温度挡调节：先判断通过不同开关的通断实现电阻的串联或并联，根据上面的两种方法判断。
2.常见考法
题型一：R1、R2并联问题（R1>R2）
只闭合S1时，低温挡：
只闭合S2时，中温挡：
闭合S1、S2时，高温挡：
题型二：R1、R2串联问题
闭合S时，R1短路，为高温挡：
断开S时，R1、R2都是发热电阻，为低温挡：
题型三：多开关通断问题
当开关S1置于a端，S2断开时，则R1与R2串联，用电器处于低温挡位；
当开关S1置于c端，S2断开时，则R1单独连入电路，用电器处于中温挡位；
当开关S1置于b端，S2闭合时，则R1与R2并联，用电器处于高温挡位。
总结：并联型——单电阻：保温；多电阻：加热；
串联型——单电阻：加热；多电阻：保温。
明确电路连接方式，求得电阻，利用得用电器的电功率即可。
知识点三、热效率问题
热效率η的计算公式为：η=，其中是指电热器产生的对我们有用的热量，W是指电热器消耗的电能。=
限时提升训练
1．下图是小明家使用的两挡电取暖器内部简化电路图，、为电热丝，且电阻不变，高温挡位功率为1100W，低温挡位功率为440W，家庭电路电压，客厅内空气的质量约为80kg，此电取暖器将客厅内空气从10℃加热到20℃求：
（1）计算完成加热空气需要吸收多少热量【空气的比热容取1100J/(kg ℃)】；
（2）电取暖器处于高温挡位时电路中的电流；
（3）若该加热器加热空气的热效率为80%，则高温挡加热空气需要多长时间？
【答案】（1）
（2）5A
（3）1000s
【知识点】比热容；热机的效率；电功的计算；电功率的计算
2．小明家的电热水器，铭牌参数如上表所示，速热挡位功率模糊不清。工作电路如图甲所示，其内部有两个电热丝R1、R2(R1、R2阻值不变)，通过控制开关，可以实现速热、加热、保温三个功能(速热功率大于加热功率)。
额定电压 220V
速热
加热 1100W
保温 100W
容积 60L
（1）计算R1的阻值。
（2）在用电高峰期，小明关闭其他用电器，只让电热水器处于速热挡位工作，观察图乙所示电能表，发现1.5min内脉冲灯闪烁了80次，请计算此时小明家的实际电压。
【答案】（1）当S1闭合，S2接1时， R1与R2并联接入电路，处于速热挡；
当S1闭合，S2接2时，只有R1接入电路，处于加热档；
当S1断开，S2接2时， R1与R2串联接入电路，处于保温档。
在加热档时，
（2）解： 在保温档时，电路的总电阻是：
在速热挡时，电路的总电阻：
内脉冲灯闪烁 80 次可知速热功率是：
小明家的实际电压是：
【知识点】电阻的并联；电功的计算；电功率的计算
【解析】【分析】（1）根据图像判断，当电路中电阻并联时，总电阻最大，电功率最大，档位高；根据，计算电阻；
（2）根据串联电路电阻规律，计算电路的总电阻；根据并联电路电阻规律，计算电阻；根据，计算电功率，利用，计算实际电压。
3．在物理小组课外活动中，小明小组同学利用两段阻值不同的电热丝R1和R2，设计成高、中、低三个挡位的电热器，电路图如图所示，其中R1=2R2。在安全情况下，分别用三个挡位给同一容器中质量1.2kg的水加热（水均未沸腾），所收集的数据如下表。
电热器挡位 额定电压 额定功率 水升高的温度 加热时间
高温 220V
18℃ 6min
中温
8℃ 8min
低温 100W 4℃ 9min
（1）求R1的阻值是多少？
（2）电热器用中温挡工作时，水温升高8℃消耗的电能是多少？
（3）计算用高温挡加热时的效率？
【答案】（1）484Ω；（2）9.6×104J；（3）84%
【知识点】电功率的计算
4．如图甲为一款家用电热水壶，其简化电路图如图乙所示。它有高温和低温两种挡位，正常工作时高温挡功率为550W，R2=132Ω，求：
（1）该电热水壶将1kg的水从20℃加热到80℃，水吸收的热量是多少？[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
（2）R1的电阻是多少？
（3）该电热水壶正常工作时低温挡功率是多少？
（4）在物理综合实践活动中，小芳和小丽利用所学的物理知识，合作测量电热水壶高温挡的实际功率。电表上标着“2000r/kW·h”。他们把家中的其他用电器都与电源断开，仅让电热水壶接入电路中烧水。3min电能表的转盘转了50r，求电热水壶的实际功率？
【答案】（1）2.52×105J
（2）88Ω
（3）220W
（4）500W
【知识点】比热容；电能表参数的理解；电功率的计算
5．某种电热器额定电压为，内部电路如图所示，该电热器有大小两个加热挡位，只闭合开关时为小功率挡，同时闭合、时为大功率挡，电热丝电阻，。当电热器正常工作时，求：
（1）使用小功率挡时的工作电流；
（2）大功率挡的额定功率；
（3）若加热效率为，使用大功率挡将的水从20℃加热到100℃所需时间是多少s？【，结果保留整数】
【答案】解：（1）只闭合开关时为小功率挡，电路为只有R1的简单电路，的工作电流：
；
（2）同时闭合、时为大功率挡，和并联，的工作电流：
；
；
大功率挡的额定功率：
；
（3）的水从20℃加热到100℃所需热量为：
；
根据得消耗的电能：
；
根据知，所需时间为：
；
答：（1）使用小功率挡时的工作电流为2.5A；
（2）大功率挡的额定功率为990W；
（3）使用大功率挡将0.2kg的水从20℃加热到100℃所需时间是85s。
【知识点】比热容；热机的效率；电功率的计算
【解析】【分析】（1）只闭合开关时为小功率挡，电路为只有R1的简单电路，由计算出的工作电流。
（2）同时闭合、时为大功率挡，和并联，由计算出的工作电流：由计算出大功率挡的额定功率。
（3）由计算出的水从20℃加热到100℃所需热量，由计算出消耗的电能，根据知，由计算出所需时间。
6．如图所示，小红在家煲汤时使用的电饭煲的部分参数如表所示，其简化电路如图乙所示，R1、R2均是发热电阻（阻值不随温度变化），欲将质量为1.2kg，初温为20℃的汤加热至100℃，设此汤的比热容为c汤=4.0×103J/(kg·℃)，求：
额定电压 220V
额定功率 低温挡____ 48.4W
高温挡 500W
（1）汤需要吸收的热量；
（2）利用电饭煲高温挡煲汤时，将汤由20℃的汤加热至100℃需要16分钟，则电饭煲的效率是多少？
（3）计算R1和R2的电阻分别是多少？（写出开关位置和电路处于高温挡还是低温挡）
【答案】（1）解：汤吸收的热量Q吸=c汤m(t-t0)=4.0×103J/(kg·℃)×1.2kg×(100℃-20℃)=3.84×105J
答：汤需要吸收的热量为3.84×105J；
（2）解： 电饭煲高温挡的功率是500W，它在16min内消耗的电能为W=P高t=500W×16×60s=4.8×105J
电饭锅的效率为
答：利用电饭煲高温挡煲汤时，将汤由20℃的汤加热至100℃需要16分钟，则电饭煲的效率是80%；
（3）解： 由电路图可知，当开关S接1时，R1、R2串联，当开关S接2时，R2被断路，电路只有R1的简单电路，根据串联电路的电阻特点可知，当开关S接1时，R1、R2串联，此时电路总电阻最大，根据可知，此时电路功率最小，处于低温挡；当开关S接2时，电路只有R1工作，此时电路总电阻最小，根据可知，此时电路功率最大，此时为高温挡，电阻R1的阻值
电路中的总电阻
根据串联电路的电阻特点可知，电阻R2阻值R2=R-R1=1000Ω-96.8Ω=903.2Ω
答：R1和R2的电阻分别是96.8Ω、903.2Ω。
【知识点】热量的计算；热机的效率；电功的计算；电功率的计算
【解析】【分析】1） 根据Q吸=c汤m(t-t0)计算 汤吸收的热量
2）根据W=Pt计算 16min内消耗的电能 ，根据效率公式 计算 电饭锅的效率
3） 根据电功率公式计算可知，当电阻越大时，电功率越小。由电路图可知，当开关S接1时，R1、R2串联，当开关S接2时，R2被断路，电路只有R1的简单电路，根据串联电路的电阻特点可知，当开关S接1时，R1、R2串联，此时电路总电阻最大，处于低温挡；当开关S接2时，电路只有R1工作，此时电路总电阻最小，根据计算，电阻R1的阻值电路中的总电阻
根据串联电路的总电阻为用电器电阻之和计算分析R2
7．某电器厂设计了一种具有高、中、低温三挡的家用电火锅，该火锅产品铭牌和电路图如图表所示：（其中R1＝R2）
额定电压 220V
额定功率 高温挡 中温挡 低温挡
880W 440W 220W
（1）当电火锅使用中温挡正常工作时，电路中电流是多大？接入电路的电热丝的阻值是多少？
（2）用电火锅高温挡在额定电压下烧水7min，电流做了多少功？若电热丝产生热量的85%被水吸收，在1个标准大气压下，能使1kg初温为30℃的水温升高多少？
（3）在物理综合实践活动中，小芳和小丽利用所学的物理知识，合作测量电火锅高温挡的实际功率。电表上标着“1200r/kW·h”。他们把家中的其他用电器都与电源断开，仅让电火锅接入电路中烧水。2.5min电能表的转盘转了40r，求电火锅的实际功率？
【答案】（1）2A，110Ω
（2），70℃
（3）800W
【知识点】比热容；电功率的计算
8．中国的中医已有两千多年的历史，中医是祖国医学文化的宝贵遗产。为了更好地控制煎药时的火候，某厂家生产了如图甲所示的一款全自动电煎药壶，它有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路图如乙所示，当开关接在2上时是加热挡，其功率为2420W，当开关接在1上时是保温挡，其功率为242W，求：
（1）当煎药壶在保温挡正常工作时，通过煎药壶的电流；
（2）当煎药壶在加热挡正常工作5min，消耗的电能；
（3）的阻值；
（4）小华购买了该品牌的煎药壶，某天用电高峰时，小华用该煎药壶熬药，为了计算家里电路的实际电压，他关了家里的其他用电器，只将煎药壶调到加热挡上工作2min，电能表的表盘转了200转，如图丙所示，则小华家里此时的实际电压。
【答案】（1）
（2）
（3）
（4）
【知识点】电功率的计算
9．生活中大多数电热器都有多个挡位，学习了电功率知识后，小龙同学利用电压为的电源，两个阻值不同的定值电阻，设计了如图所示的电路来探究电热器多挡位的问题。已知，，请计算：
（1），断开，闭合时，电路中的电流是多少？
（2）断开，、闭合时，通电10 min电路时产生的热量是多少？
（3）该电路的最大功率是多少？
【答案】（1）0.3A；（2）2880J；（3）19.2W
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
10． 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。
额定电压
加热电阻
加热电阻
（1）电热锅在高挡位工作时的额定功率是多大？
（2）若将锅中的水从加热到，水吸收多少热量？
（3）上述加热水的过程中，不计热量损失，电热锅高挡位需正常工作多长时间？
（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，请判断乙图电路是否合理，并通过计算说明原因。
【答案】（1）解：由图甲可知，当双触点开关置于时，、串联，根据串联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最大，由可知，电路中的总功率最小，电热锅处于低温挡；
当双触点开关置于时，置于工作，电路中的总电阻最小，总功率最大，电热锅处于高温挡；
电热锅在高挡位工作时的额定功率：；
答：电热锅在高挡位工作时的额定功率是；
（2）解：电热锅中满壶水的体积，
由可知，水的质量：，
水吸收的热量：；
答：将锅中的水从加热到，水吸收的热量为；
（3）解：不计热量损失，电热锅消耗的电能：，
由可知，电热锅高挡位需正常工作的时间：；
答：不计热量损失，电热锅高挡位需正常工作的时间为；
（4）由图乙可知，当双触点开关置于时，、并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的电阻最小，由可知，电路中的总功率最大，电热锅处于高温挡，
根据并联电路的电流特点和欧姆定律可知，高温挡工作时干路中的总电流：，
答：由于乙图中高温挡工作时干路上的总电流大于该电热锅允许通过的最大电流，所以乙图电路不合理。
【知识点】焦耳定律；焦耳定律的应用；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】
（1）当双触点开关置于1时，两电阻串联，电阻最大，档位最低，当双触点开关置于2时，只有R2工作，电阻最小，档位最高。
（2）水吸收热量公式是Q=cm t.
（3）不计热量损失，电热锅消耗的电能W=Q，然后利用公式W=Pt即可求出时间。
（4）由于乙图中高温挡工作时干路上的总电流大于该电热锅允许通过的最大电流，所以乙图电路不合理。
11．如表是某款两挡位电火锅的有关参数，如图甲是其简化电路图，和为阻值不变的电热丝，单刀双掷开关S可接高温挡或低温挡，实现不同挡位的变换；求：【J/（kg·℃）】
额定电压U/V 电火锅挡位 额定功率P/W
220 低温 220
高温 880
（1）求和电热丝的阻值；
（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；
（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像如图乙所示。请通过计算比较使用高温挡还是低温挡更节能？
【答案】（1）
（2）水吸收的热量：
（3）
所以高温挡更节能
【知识点】热量的计算；电功的计算；电功率的计算
【解析】【分析】（1）根据 计算R1的电阻，根据 计算R2的功率；
（2）根据 计算水吸收的热量；
（3）根据W=Pt分别计算出高温档和低温档消耗的电能，然后比较大小即可。
12．某双挡位电热器原理如图所示，其额定电压为220V，加热挡功率为1210W，保温挡功率为80W，R1、R2均为阻值恒定的发热电阻，求：
（1）电热器处于加热挡时通过R2的电流；
（2）电热器中发热电阻R1的阻值；
（3）当实际电压为200V时，电热器将1kg初温为20℃的水加热至80℃需要的时间（不计热量损失）。
【答案】（1）当S1、S2都闭合时，只有R2接入电路，电热器为加热挡。则电热器处于加热挡时通过R2的电流
（2）根据可得，R2的阻值
当S1闭合，S2断开时，R1、R2串联，电热器为保温挡，则总电阻
发热电阻R1的阻值
（3）当实际电压为200V时，加热挡的实际功率
水吸收的热量
消耗的电能
需要的时间
【知识点】热量的计算；电功率的计算
【解析】【分析】（1）当S1、S2都闭合时，只有R2接入电路，电热器为加热档。根据计算通过R2的电流。
（2）根据计算R2的阻值。当S1闭合，S2断开时，R1、R2串联，电热器为保温档，根据计算此时的总电阻，再根据计算发热电阻R1的阻值。
（3）当实际电压为200V时，根据计算加热档时的实际功率，再根据计算水吸收的热量。此时消耗的电能等于水吸收的热量，最后根据计算加热时间。
13． 敏敏家买了一款如图甲所示的多挡位电热水器，容积为60L，内部简化电路如图乙所示，调节开关时电热水器分为低温挡、中温挡和高温挡。已知电热水器的额定电压为220V，低温挡额定电功率为1100W，中温挡额定电功率为2200W，R1（1）当只有S1闭合时，电热水器正常工作时的电流是多少？
（2）R2的阻值是多少？
（3）热水器内的水初温是20℃，用高温挡工作半小时，水的温度升高了多少？
（4）敏敏有一次发现正在烧水的电热水器的插座的一个插孔烧焦了，如图丙所示。爸爸分析是插头和插座接触不良引起的，请你分析插头和插座接触不良为什么能把插座烧坏？
【答案】（1）解：如图所示，根据电功率公式可知，R1答：当只有S1闭合时，电热水器正常工作时的电流是10A；
（2）解：当只有S2闭合时，R2单独接入电路时，为低温挡，R2的阻值是
答：R2的阻值是44Ω；
（3）解：两开关同时闭合时，两电阻并联为高温挡，高温挡工作半小时产生的热量为
热水器中水的质量为
水升高的温度为
答：热水器内的水初温是20℃，用高温挡工作半小时，水的温度升高了19.8℃；
（4）解：根据焦耳定律，在电流和通电时间一定时，电流通过导体产生的热量与电阻成正比，插头和插座接触不良会导致连接处电阻变大，插座处产生的热量会较多，容易烧坏插座。
【知识点】密度公式及其应用；热量的计算；电功率的计算；焦耳定律的应用；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1）根据，计算用电器电流的大小；
（2）利用，计算电阻；
（3）根据Q=W=Pt，计算电流产生的热量；根据m=ρV计算物体的质量，利用，计算温度差；
（4）导体接触不良时，电阻较大，产生的热量较多。
14． 小明家的电热水器，铭牌参数如表所示，速热挡位功率模糊不清。工作电路如图甲所示，其内部有两个电热丝（阻值不变），通过控制开关，可以实现速热、加热、保温三个功能（速热功率大于加热功率）。
额定电压 220V
速热
加热 1100W
保温 100W
容积 60L
（1）计算的阻值。
（2）在用电高峰期，小明关闭其他用电器，只让电热水器处于速热挡位工作，观察如图乙所示电能表，发现1.5分钟内脉冲灯闪烁了80次，请计算此时小明家的实际电压。
（3）小明调查发现，小区居民用电是由附近的配电室提供。为研究家庭电路电压偏低的原因，小明设计如图丙所示的电路进行模拟实验：用学生电源模拟配电室；用小灯泡L（3V 0.9W）模拟家庭用电器；由于配电室距离居民楼较远，故选用约10m长的细导线模拟配电室到用户间的输电线。连接电路闭合开关，调节学生电源输出电压为3V，此时电压表示数为2.5V。要使小灯泡L正常工作，应将学生电源的输出电压调到多少？请根据以上实验，分析解决家庭电路实际电压偏低的方法。（忽略温度对导线和灯丝电阻的影响）
【答案】（1）解：由图甲可知，当闭合，接1时，、并联；
当闭合，接2时，短路，电路为的简单电路；
当断开，接2时，、串联；
根据，U一定时，总电阻R越小，电路的电功率P越大，
当闭合，接1时，、并联，为速热挡；
当闭合，接2时，短路，电路为的简单电路，为加热挡；
当断开，接2时，、串联，为保温挡。
当闭合，接2时，短路，电路为的简单电路，为加热挡，
的阻值为
答：的阻值为44Ω；
（2）解：当断开，接2时，、串联，为保温挡，
此时电路的总电阻为
的阻值为
处于速热挡时，消耗的电功率为
速热挡的电功率为
处于速热挡时，电路的总电阻为
脉冲灯闪烁了80次，电热水器速热挡工作消耗的电能为
电热水器速热挡工作的实际电功率
根据的实际电压
解得
答：小明家的实际电压为200V；
（3）解：灯泡的电阻为
电压表示数为，电路的电流为
导线与灯泡串联，导线分到的电压为
导线的电阻为
则电路的总电阻为
小灯泡L正常工作时电路的电流为
则电源电压为
解决家庭电路实际电压偏低有提高配电室输出电压、减小输电线导线电阻（缩短配电室到居民楼距离、增大输电线横截面积）等方法。
答：要使小灯泡L正常工作，应将学生电源的输出电压调到3.6V；解决家庭电路实际电压偏低有提高配电室输出电压、减小输电线导线电阻（缩短配电室到居民楼距离、增大输电线横截面积）等方法。
【知识点】电能表参数的理解；电功率的计算
【解析】【分析】（1）根据分析开关在不同组合状态下的电功率大小，进而确定对应的工作状态。当S1闭合，S2接2时，R2短路，电路为R1的简单电路，为加热档，据可求出R1的阻值；
（2）当断开，接2时，、串联，为保温档，根据可求出R1、R2串联后的总电阻，根据串联电路电阻规律可求出R2的阻值；
当闭合，接1时，、并联，为速热挡。根据计算R2的发热功率，根据计算速热档时的总功率，根据计算此时的总电阻。
接下来根据电能表表盘3200imp/kW h和脉冲灯在1.5min内闪烁80次可求出1.5min电热水器消耗的电能，根据可求出电热水器速热挡的实际功率，根据可求出电热水器速热挡的实际电压；
（3）①已知灯泡的额定电压和额定功率，根据可求出灯泡的额定电流和电阻。已知灯泡的实际电压，根据欧姆定律可求出电路中的电流，根据串联电路电压规律可求出导线两端的电压，根据欧姆定律可求出导线的电阻，当灯泡正常发光时，根据串联电路电流规律可知电路中的电流，根据U=IR可求出电源电压；
②根据前面的分析，结合生活实际分析提高配电室电压的方法。
15．如图所示是小丽家厨房安装的一个小厨宝．小厨宝利用水箱储水，加热一段时间后，拧开水龙头就会有热水流出．其相关参数如下表所示．
产品名称 储水式小厨宝
额定电压 220V 额定功率 1200 W
最高温度 75℃ 额定容量 6.0 L
（1）小厨宝正常工作时的电阻是多大？（计算结果保留一位小数）
（2）要把满箱水从15℃加热到38℃，需要吸收多少热量？小厨宝正常工作时至少需要加热多长时间？[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
（3）小丽了解到有一种速热式电热水器，额定功率为5000W，冷水流经速热式电热水器时，很快就可流出达到预设温度的热水，小丽家的电能表允许通过的最大电流为10A，通过计算说明在她家的电路中能否安装这种电热水器。
【答案】（1）解：根据，得，小厨宝正常工作时的电阻为
答：小厨宝正常工作时的电阻是40.3；
（2）解：根据得，热水器中水的质量为，
水吸热为
据题知，电流做功为
根据得，加热时间为
答：要把满箱水从15℃加热到38℃，需要吸收热量为，小厨宝正常工作时至少需要加热；
（3）解：根据得，速热式电热水器的额定电流为
所以，不能安装这种电热水器。
答：小丽家的电路中不能安装这种电热水器。
【知识点】密度公式及其应用；热量的计算；电功率的计算
【解析】【分析】（1）根据，计算用电器的电阻；
（2）利用m=ρV，计算物体的质量，利用Q=cmΔt，计算水吸收的热量；根据，计算加热时间；
（3）根据，计算用电器的电流。
16．如图为某款家用电热器内部简化的工作电路图。额定电压为220V，、是发热电阻，其中的阻值为200Ω。当开关闭合，S接b时为高温挡，高温挡额定功率为1210W；当开关闭合，S接a时为中温挡。求：
（1）中温挡的额定功率；
（2）当开关断开，S接a时，电路中的电流；
（3）某次使用高温挡工作15min，消耗电能为，请通过计算说明这段时间内电热器是否正常工作。
【答案】（1）242W；（2）0.88A；（3）没有正常工作
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算
17． 2023年3月黄冈地区强降雨迎来最冷的春天，一些家庭紧急购入了电暖器抵御寒冷。如题图甲所示，是某一品牌的电暖器，图乙是其内部电路原理图，铭牌如表所示，已知电阻。求：
某品牌电暖器铭牌
额定电压 220V
高温档功率
中温档功率 1300W
低温档功率 900W
（1）中温挡正常工作时电路中的电流（计算结果保留2位小数）；
（2） 的阻值（计算结果保留2位小数）；
（3）若室内空气质量为80kg，用该电暖器的高温挡正常工作10min，放出热量的50%被室内空气吸收，那么可使室内气温升高多少？[假设空气的比热容为1.0×103 J/(kg·℃)]。
【答案】（1）5.91A
（2）53.78Ω
（3）8.25℃
【知识点】电功与热量的综合计算
【解析】【分析】
（1）中温挡正常工作时电路中的电流时，P中=1300W，U=220V，
（2）因为，根据当闭合S、S1时，是低温档，，
（3） 电暖器的高温挡是S1，S2，S闭合时，R1与R2并联，总电阻最小，总功率最大，，正常工作10min 产生的热量，根据 ，，又根据
18．某品牌汽车安装有电加热座椅垫，该座椅垫有“高温”“低温”两个挡位，其电路简化原理图如图甲所示，其中电源电压为12V，熔断器(电阻忽略不计)的熔断电流为5.0A，高温功率为36W，低温功率为16W。求：
（1）座椅垫处于“高温”挡时，加热10s产生的热量；
（2） 的阻值；
（3）小明把电路原理图改为乙图，也设有两个挡位。试通过计算判断乙图电路是否合理？
【答案】（1）解：由题知，高温功率 ，此时加热10s产生的热量：
答：座椅垫处于“高温”挡时，加热10s产生的热量为360.J；
（2）解：由图甲知，开关接cd时，电路中只有R2接入电路中，电路中电阻较小，电压一定，由 知，此时电路消耗的功率较大，为高温挡，
R2的阻值：
当开关接bc时，两电阻串联，电路中电阻较大，电压一定，由 知，此时电路消耗的功率较小，为低温挡，
由串联电路特点和 有： ，即： ，
解得：R1=5Ω；
答：(2) R1的阻值为5Ω；
（3）解：由图乙知，开关接cd时，两电阻并联，此时电路的电流最大，电功率最大，为高温挡，
由并联电路特点和欧姆定律可得，电路中电流： ，
此时电路中电流大于熔断器的熔断电流5.0A，即高温挡工作时，熔断器会熔断，所以设计不合理。
答：高温挡工作时，熔断器会熔断，所以设计不合理。
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】（1）根据电功率和时间的乘积，计算电流产生的热量；
（2）根据电压和电功率，计算用电器的电阻；
（3）根据电压和电阻的比值， 计算电流；结合并联电路电流规律，计算干路电流。
19．实践小组的同学想制作简易加热垫给户外工作者送温暖。同学们设计了加热和保温两个挡位，并设计出两种不同的电路如图甲、乙，所有定值电阻和滑动变阻器都是发热电阻，乙图中R3处于两个端点时分别为加热和保温状态。图中R1的阻值为4.8Ω，R2的阻值为14.4Ω，R3的最大阻值与R2相等。请回答下列问题：
（1）计算甲图中处于加热状态时通过R1的电流是多少A？
（2）计算乙图中保温功率是多少W？
（3）分析说明采用甲、乙哪个原理图加热最快？计算加热5min产生的热量最多是多少焦耳？
【答案】（1）2.5A
（2）7.5W
（3）甲原理图加热快；1.2×104J
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率的计算；焦耳定律的应用
20．寒冷的冬天，人们经常会使用油汀取暖器(如图甲)进行取暖。如图乙是小智家油汀取暖器的工作电路简化图，S为温控开关，R1和R2为发热电阻丝，且R1=48.4Ω，R2=96.8Ω，家庭电压为220V不变。
（1）由电路图可知，取暖器有高、中、低三个挡位，请分析论证：当开关S、S1闭合时，该油汀取暖器处于什么挡位
（2）设高温挡功率为P1，低温挡功率为P2，求·的值；
（3）小智选择中温挡在房间取暖时，使用一段时间发现一个规律，取暖器工作25min后，温控开关S自动断开停止加热， 5min后温控开关又自动闭合， 取暖器再次工作， 如此循环保持室内温度基本恒定，水选择中渴挡使用时，该取暖器正常工作1小时消耗的电能。
【答案】（1）解： 中温挡。因为开关 闭合时， 只有 工作， 电路中的电阻为 ； 当开关S1、S2闭合时， 只有 工作，电路中的电阻为 ；
当开关 都闭合时， 和 并联，总电阻 总最小。电源电压不变，
根据 可知， 当电压不变时， 电阻越小， 电功率越大；
的阻值大于 总， 小于 ， 消耗的功率处于中间位置， 故为中温挡。
（2）解： 高温挡的总电阻：
高温挡的功率：
低温挡功率：
高温挡与低温挡功率之比：
（3）解： 闭合开关 和 时， 独立工作， 取暖器处于中温挡， 消耗的电功率：
正常工作 1 小时， 除去 2 次间隔时间 ， 取暖器的实际发热时间：
取暖器正常工作 1 小时， 消耗的电能：
【知识点】电功率的计算；额定功率；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】本题考查电功率、消耗的电能等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是分析开关断开与闭合时电路的连接情况，本题的重点是分析出电阳串联 时电功率最小，电阻并联时电功率最大，要知道电阻串联和并联的规律。
21． 养生壶的电路如图所示，它有加热和保温两挡，R1与R2均为电热丝。当加热到设定温度时，养生壶自动切换为保温挡。养生壶的部分参数如表所示。求：试分析，
壶的容积
额定电压
加热功率
保温功率
（1）当闭合，断开时，养生壶处于哪个状态挡位（要求做出简单分析）；
（2）在保温挡正常工作时，电路中的电流；
（3）R2的阻值；
（4）高温挡加热30分钟，消耗多少度电能。
【答案】（1）解：当闭合时，R2短路，电路为R1的简单电路，此时电路中电阻最小，根据可知，养生壶的电功率最大，处于加热状态；当闭合，断开时，电热丝R1与R2串联，根据串联电路的电阻规律，此时总电阻最大，根据可知，养生壶的电功率最小，处于保温状态。
（2）解：根据可知，在保温挡正常工作时，电路中的电流为
答：在保温挡正常工作时，电路中的电流为0.2A；
（3）解：由得，保温时电路的总电阻为
加热时，电路为R1的简单电路，则R1的阻值为
由串联电路的电阻规律可得，R2的阻值为
答：R2的阻值为；
（4）解：高温挡加热消耗的电能为
答：高温挡加热30分钟，消耗0.5度电能。
【知识点】串联电路的电流规律；串联电路的电压规律；欧姆定律及其应用；电功的计算；电功率的计算
【解析】【分析】(1)当开关S1、S2均闭合时，电路为R1的简单电路，总电阻较小，电源电压不变，根据可知总功率较大，养生壶处于加热挡；当开关S1闭合、S2断开时，两电阻串联，总电阻较大，电源电压不变，根据可知总功率较小，养生壶处于保温挡；
(2)根据P=UI可知在保温挡正常工作时，电路中的电流；
(3)加热挡时，根据可知R的阻值，保温挡时，根据可知两电阻串联之和的总电阻，根据电阻串联的特点可知R2的阻值。
(4)已知加热功率，根据W=Pt可求出高温挡加热30分钟，消耗的电能。
巩固训练
1．如图1所示为某型号室内加热器，有高温和低温两个挡位，额定电压为220V，高温挡和低温挡的额定功率分别为2200W和1000W，简化电路如图乙所示。求：
（1）当开关S1、S2均闭合时，电加热器处于 （选填“高温挡”或“低温挡”）。
（2）电阻丝R1的阻值。
（3）在额定电压下，使用高温挡工作1h，电加热器消耗的电能是多少？
（4）关闭其他所有用电器，单独使用该加热器在低温档工作15分钟观察到表盘转动96转，此时加热器实际功率为多少？
【答案】（1）高温档
（2）当开关S1闭合，S2断开时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，电功率最小，电加热器处于低温挡；
则电热丝R1的阻值：
（3）使用高温挡工作1h，电加热器消耗的电能：W=P高t=2200W×1×3600s=7.92×106J= 2.2kW·h
（4）480r/（kW h），表示的是电路中每消耗1kW h的电能，电能表表盘转动480次，或者表示电能表转动1次，电路中消耗kW h的电能，
表盘转动了96圈，则用电器消耗的电能：W=96×kW h=0.2kW h，
工作时间：t=15min=0.25h，
则此时电加热器的实际功率：。
【知识点】电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 （1）由图2可知，当开关S1、S2均闭合时，R1、R2并联，当开关S1闭合，S2断开时，只有R1工作；根据并联电路的电阻特点和可知高温挡和低温挡的电路连接；
（2）根据低温挡功率和可求出电热丝R1的阻值；
（3）根据W=Pt求出在额定电压下，使用高温挡工作1h，电加热器消耗的电能；
（4）480r/（kW h），表示的是电路中每消耗1kW h的电能，电能表表盘转动480次，或者表示电能表转动1次，电路中消耗kW h的电能，求出电能表的表盘转动了96圈消耗的电能。然后根据求出用电器的功率。
【解答】 （1）由图2可知，当开关S1、S2均闭合时，R1、R2并联，当开关S1闭合，S2断开时，只有R1工作；
根据并联电路的电阻特点可知，当开关S1、S2均闭合时，R1、R2并联，电路中的总电阻最小，由可知，电路中的总功率最大，电加热器处于高温挡。
2．小阳同学在科技月制作了一个多挡位电热器模型。为了分析接入电路的电阻对电热器的电功率的影响，他将电表接入电路中，其电路如图所示，电源两端电压不变，。当开关S闭合，、断开时，电压表示数为，当都闭合时，电压表示数为，已知；两种状态时，消耗的功率最大值和最小值之比为；的最小功率为0.9W。请你帮小阳完成下列问题。
（1）画出上述两个状态的等效电路图；
（2）计算电阻的阻值；
（3）计算电源两端的电压；
（4）计算这个电热器模型最大挡位和最小挡位对应的功率分别是多少？
【答案】（1）
（2）题可知，可得
解得，由消耗的功率最大值和最小值之比为可得
即
可得
并联时
解得
（3）串联时可得
解得
已知的最小功率为0.9W，可得
则电源电压为
（4）这个电热器模型最小挡位时，电路中的总电阻为
电功率为
这个电热器模型最大挡位的电功率为
所以这个电热器模型最小挡位和最大挡位对应的功率分别是7.2W、91.2W
【知识点】电路的动态分析；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 （1）当开关S闭合，S1、S2断开时，三电阻串联，电压表测R1两端的电压；当S、S1、S2都闭合时，三电阻并联，电压表测电源的电压，电流表测R1和R2支路的电流之和，据此画出等效电路图；
（2）根据并联电路的电压特点可知图2中电压表的示数和电源的电压相等，根据串联电路的电流特点和欧姆定律表示出U1：U2=3：8即可求出图1的总电阻，根据欧姆定律求出图1中电路中的电流，根据P=IR2表示出R2的最小电功率，根据表示出R2的最大总功率，利用R2消耗的功率最大值P大和最小值P小之比为4：1即可求出R2的阻值；（3）根据串联电路的电压特点求出图1中R3的阻值，根据P=I2R表示出R3的最小功率即可求出电源的电压；
（4）图1中，电路中的电流最小，电路的总功率最小，根据求出电热器的最小总功率；图2中，三电阻两端的电压最大，电路的总功率最大，根据求出电热器的最答总功率。
【解答】（1）当开关S闭合，、断开时，电阻逐个顺次连接，组成串联电路；当S、、都闭合时，电流分三路分别流入电阻，即为并联连接；两个状态的等效电路图如图：
（2）由题可知，可得
解得，由消耗的功率最大值和最小值之比为可得
即
可得
并联时
解得
（3）串联时可得
解得
已知的最小功率为0.9W，可得
则电源电压为
（4）这个电热器模型最小挡位时，电路中的总电阻为
电功率为
这个电热器模型最大挡位的电功率为
所以这个电热器模型最小挡位和最大挡位对应的功率分别是7.2W、91.2W。
（1）当开关S闭合，、断开时，电阻逐个顺次连接，组成串联电路；当S、、都闭合时，电流分三路分别流入电阻，即为并联连接；两个状态的等效电路图如图：
（2）由题可知，可得
解得，由消耗的功率最大值和最小值之比为可得
即
可得----------②
并联时
解得
（3）串联时可得
解得
已知的最小功率为0.9W，可得
则电源电压为
（4）这个电热器模型最小挡位时，电路中的总电阻为
电功率为
这个电热器模型最大挡位的电功率为
所以这个电热器模型最小挡位和最大挡位对应的功率分别是7.2W、91.2W。
3．在学校创新比赛中，小龙设计了一个多挡位电热水器。其工作电路图如图甲所示，R1和R2是两根电热丝，旋转开关如图乙所示，内有一块绝缘圆盘，圆盘的边缘共有10个金属触点（触点编号与电路图对应，编号相同的触点用导线连接）。可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，可以将相邻的触点连接。当旋钮上的箭头指向图中位置D，金属滑片将1、2两触点接通，同时另一端也将3、4两触点接通。旋钮上的箭头指向A、B、C、D不同位置时，可以实现四挡的加热功率。他设计的四挡加热功率如表所示：
温度挡位 高温 中温1 中温2 低温
加热功率/W 1100 660
（1）旋钮上的箭头指向D位置时，电热水器处于高温挡，两根电热丝 。（选填“串联”或“并联”）
（2）若四挡加热功率依次递增，计算电热丝R1和R2的阻值各是多少？
（3）该电热水器低温挡时的加热功率是多少？
【答案】（1）并联
（2）旋钮上的箭头指向D位置时，电热丝R1和R2并联接入电路；
旋钮上的箭头指向C位置时，只有电热丝R1接入电路；
旋钮上的箭头指向B位置时，只有电热丝R2接入电路；
旋钮上的箭头指向A位置时，电热丝R1和R2串联接入电路；
根据可知，当电源电压一定时，电路中的电阻越大，功率越小，电阻越小，功率越大；
根据串联电路电阻规律可知串联电路的总电阻大于任意一个串联导体的电阻、根据并联电路电阻规律可知并联电路的总电阻小于任意一条支路的电阻，
由此可知，旋钮上的箭头指向D时，加热功率最大，电热水器处于高温挡，
如果要实现旋转开关沿某个方向转动时，加热功率依次递增可知，
旋钮上的箭头指向A位置时，加热功率最小，电热水器处于低温挡；
旋钮上的箭头指向B位置时，电热水器处于中温1挡，
旋钮上的箭头指向C位置时，电热水器处于中温2挡，
由中温挡1的功率P中1=660W，根据可得，电热丝R2的阻值：，
由高温挡的功率P高=1100W，根据可得，电热丝R1和R2的总电阻：；
根据得，；
（3）电热丝R1、R2串联后的总电阻R总'=R1+R2=73Ω+110Ω=183Ω，
低温挡的加热功率：。
【知识点】电功率计算公式的应用；电器的电功率
【解析】【分析】（1）旋钮上的箭头指向D位置时，金属滑片将1、2两触点接通，同时另一端也将3、4两触点接通，此时电热丝R1和R2并联接入电路；
（2）旋钮上的箭头指向D位置时，电热丝R1和R2并联接入电路；旋钮上的箭头指向C位置时，电热丝R1接入电路；旋钮上的箭头指向B位置时，电热丝R2接入电路；旋钮上的箭头指向A位置时，电热丝R1和R2串联接入电路；根据可知，当电源电压一定时，电路中的电阻越大，功率越小，电阻越小，功率越大；根据串联电路电阻规律可知串联电路的总电阻大于任意一个串联导体的电阻、根据并联电路电阻规律可知并联电路的总电阻小于任意一条支路的电阻，由此可知，旋钮上的箭头指向D时，加热功率最大，电热水器处于高温挡，
如果要实现旋转开关沿某个方向转动时，加热功率依次递增可知，旋钮上的箭头指向A位置时，加热功率最小，电热水器处于低温挡；旋钮上的箭头指向B位置时，电热水器处于中温1挡；旋钮上的箭头指向C位置时，电热水器处于中温2挡，由中温挡1和中温挡2的功率，根据可求出R1、R2的阻值；
（3）根据串联电路电阻规律可求出R1、R2串联后的总电阻，根据可求出低温挡的加热功率。
【解答】 （1）旋钮上的箭头指向D位置时，金属滑片将1、2两触点接通，同时另一端也将3、4两触点接通，此时电热丝R1和R2并联接入电路；
4． 如图甲所示为某品牌电吹风的电路结构图。
（1）要让电吹风工作时吹出热风，选择开关应置于图甲中 (选填“AB”、“BC”或“CD”)两触点位置。
（2） 图乙为热风挡、凉风挡的功率及某次工作时两挡位的使用时间。
①求在此段时间内消耗电能.
②计算电热丝的阻值。
【答案】（1）AB
（2）解：①此段时间内消耗电能：W=P1t1+P2t2=1100W×20s+100W×（30s-20s）=23000J；
②凉风挡时，电路中只有电动机工作，由乙图可知此时的功率为100W，
则电热丝的电功率：P=P1-P2=1100W-100W=1000W，
电热丝的阻值：。
【知识点】电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 （1）要让电吹风工作时吹出热风，需要把电动机和电热丝并联接入电路，据此判断开关的位置；
（2）①由图乙可知两档位下的工作时间，根据电功公式计算此段时间内消耗电能；
②凉风挡时，电路中只有电动机工作，根据乙图计算电热丝的电功率，根据计算电热丝的阻值。
【解答】 （1）要让电吹风工作时吹出热风，需要把电动机和电热丝并联接入电路，所以选择开关应置于图甲中AB两触点位置。
5．图甲是某款电火锅，其内部简化电路如图乙所示。S1是旋钮开关，S2是温控开关(当锅体温度达到设定值时自动断开，当锅体温度低于一定值时自动闭合)；R是指示灯的分压电阻，不起到加热作用；发热管内部结构如图丙所示，滑片转动时只能与滑动触头接触，0挡为断开状态，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ挡是不同功率的挡位，电热丝被均分为四节接入电路，其他元件的电阻均忽略不计。
（1）S1 从0挡转到Ⅰ挡开始工作，温控开关S2 的状态是 (填“断开”或“闭合”)。
（2）加热时，锅内水温逐渐升高，其中改变水的内能的方式是 (填“做功”或“热传递”)。
（3）图丙中，滑片顺时针转动，发热管的加热功率增大，Ⅳ挡时功率最大，则接线柱a、b、c中连入电路的应该是 。
（4）已知电火锅Ⅳ挡加热功率为1000 W，若电火锅在Ⅲ挡工作5min，求发热管消耗的电能。(写出计算过程)
【答案】（1）闭合
（2）热传递
（3）b、c
（4）已知电火锅Ⅳ挡加热功率为1000 W，则Ⅳ挡加热时的电阻为 Ⅲ挡工作时的电阻为：
电火锅在Ⅲ挡工作5 min消耗的电能为：
【知识点】物体内能的改变方法；电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据“当锅体温度达到设定值时自动断开，当锅体温度低于一定值时自动闭合”分析S1从0挡转到Ⅰ挡开始工作，温控开关S2的状态；
（2）做功和热传递都可以改变物体的内能，它们的主要区别是：做功是能量的转化，而热传递是能量的转移；
（3）图丙中，滑片顺时针转动，发热管的加热功率增大，Ⅳ挡时功率最大。根据可知，在Ⅳ挡时连入电路的电阻最小，从而判断接线柱的连接情况；
（4）根据可求出Ⅳ挡加热时的电阻，从而确定Ⅲ挡工作时的电阻，根据求出此时发热管消耗的电能。
【解答】 （1）因为当锅体温度达到设定值时温控开关自动断开，当锅体温度低于一定值时温控开关自动闭合，所以S1从0挡转到Ⅰ挡刚开始工作，温度较低，温控开关S2的状态是闭合的；
（2）加热时，锅内水吸收锅底的热量而温度逐渐升高，则改变水的内能的方式是热传递；
（3）图丙中，滑片顺时针转动，发热管的加热功率增大，Ⅳ挡时功率最大。由可知，在Ⅳ挡时连入电路的电阻最小，则应将b、c连入电路。
6．近年来“低头族”越来越多，颈部热敷仪(如图甲)逐渐风靡起来。学校科学兴趣小组的同学想探究它的原理，查看说明书后发现：该热敷仪由6伏电源供电， 为发热电阻 欧， 欧) ，实际电路如图乙所示。通过三个开关来控制低、中、高三挡温度。 (已知通过发热电阻的电流越大，温度越高)
（1） 当 断开， 闭合时，热敷仪处于中温挡，此时电路中的电流为 安。
（2） 当 (填开关状态)时，热敷仪处于低温挡，此时 两端的电压为 伏。
（3）计算当热敷仪处于高温挡时，电路的总电流为多大 (写出计算过程)
【答案】（1）1
（2）和 断开， 闭合；3.6
（3）当 、闭合， 断开时， 和 并联， 电路的总电阻最小， 电流最大， 为高温挡，并联电路总电阻的倒数等于各分电阻的倒数之和，则两电阻并联后的总电阻R 欧，高温挡时电路的总电流 安。
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 （1）当S1、S2断开，S3闭合时，电路为R1的简单电路，根据欧姆定律可得此时通过电路的电流；
（2）根据分析开关在不同闭合情况下总功率大小，从而确定对应的工作状态。当S1、S3断开，S2闭合时热敷仪处于低温挡，根据串联电路电阻规律结合欧姆定律计算热敷仪处于低温挡时通过电路的电流，根据U=IR计算此时R1两端的电压；
（3）根据并联电路电阻规律计算两电阻并联后的总电阻，根据欧姆定律计算热敷仪处于高温挡时电路中的电流。
【解答】 （1）当S1、S2断开，S3闭合时，电路为R1的简单电路，
根据欧姆定律可得此时通过电路的电流：；
（2）当S1、S3闭合，S2断开时，两电阻并联接入电路，当S1、S3断开，S2闭合时，两电阻串联接入电路，并联电路总电阻小于任何一个分电阻，串联电路总电阻大于任何一个分电阻，根据
可知当S1、S3闭合，S2断开时热敷仪处于高温挡，当S1、S3断开，S2闭合时热敷仪处于低温挡，
此时通过电路的电流：，
此时R1两端的电压为：U1=IR1=0.6A×6Ω=3.6V。
7．如图是一条电热毯电路的示意图，R0是发热电阻丝，R是串联在电路中的电阻，S是控温开关。电热毯高温挡时功率为40W，请回答（不考虑温度对电阻值的影响）：
（1）要使电热毯处于低温挡，开关S应处于 （填“断开”或“闭合”）状态。
（2）计算发热电阻丝R0的阻值是多大？
（3）当电热毯处于低温挡时，电路中的电流为0.1A，则在50min内R0产生的热量是多少？
【答案】（1）断开
（2）解：
（3）解：当电热毯处于低温挡时，与串联在电路中，电阻丝50分钟内产生的热量：
【知识点】电功率计算公式的应用；焦耳定律的计算公式及其应用
【解析】【分析】 （1）根据上图S闭合时，电路中只有R0工作，S断开时，R与R0串联在电路中，根据公式分析总功率的大小，进而确定对应的工作状态；
（2）根据电功率公式计算电热毯的电阻；
（3）根据串联电路电流相等，再由焦耳定律就会算出产生的热量。
【解答】 （1）根据图示可知，当S闭合时，只有R0在电路中，此时电阻较小，根据可知，此时电功率较大，因此电热毯处于高温挡。当S断开时，R与R0串联在电路中，此时总电阻偏大，根据可知，此时总功率偏小，即处于低温档。
8．电鳗是生活在亚马孙河流域的危险鱼类，电鳗放电时能够电晕过河的牛、马等大型动物，使其溺水。为了研究电鳗的放电行为，研究人员把一个阻值为2000Ω的电阻与电流表串联，并接到电鳗的首尾两端，如图甲。待电鳗放电瞬间记录电流表的值为0.2A。
请回答：
（1）根据研究记录的数据计算电鳗此次放电的电压与电功率。
（2）电鳗能够放电是一种 (选填“先天性行为”或“后天学习行为”)。
（3）为保证用电安全，在设计家用电器时要防止用电器变成放电的“电鳗”，如设计电热水壶时要防止电热水壶“干烧”，避免内部的绝缘物质熔化后漏电。图乙、丙是两位同学设计的“防干烧电热水壶”方案，R3是加热电热丝，R2是阻值随温度升高而减小的热敏电阻，当水温高于100℃后，电磁铁能够吸引衔铁。乙、丙两个方案中能够实现电热水壶防干烧的是 方案。
【答案】（1）U=IR=0.2A×2000Ω=400V
P=UI=400V×0.2A=80W
答：此时电鳗放电的电压为400 V，放电的电功率为80W
（2）先天性行为
（3）乙
【知识点】动物行为的基本类型；欧姆定律及其应用
【解析】【分析】（1）根据欧姆定律 U = IR可计算电鳗放电电压，再根据P = UI计算电功率。
（2）先天性行为是动物生来就有的本能行为，后天学习行为是动物在成长过程中通过学习和经验获得的行为。
（3）分析乙、丙方案中，在水温高于100℃时，热敏电阻 阻值变化对电磁铁电路及工作电路的影响，判断能否实现防干烧功能。
【解答】（2）电鳗放电是生来就有的本能，属于先天性行为。
（3）在乙方案中，当水温高于 100℃，热敏电阻 R2 阻值减小，控制电路电流增大，电磁铁磁性增强吸引衔铁，断开工作电路，能防止干烧；丙方案中，衔铁被吸引后会使加热电路始终接通，无法防干烧，所以能实现防干烧的是乙方案。
9．（物）如图甲所示是某家用多功能电炖锅，深受消费者认可和青睐。它有三段温控功能：高温炖，中温煮和低温熬。图乙是它的简化电路图，下表是该电炖锅的部分参数。
项目 参数
电源电压（V） 220
低温挡功率（W） 500
中温挡功率（W） 1000
高温挡功率（W）
（1）该电炖锅是利用电流的 工作的；
（2）开关断开、接A时，电炖锅为 （选填“高”、“中”或“低”）温挡.
请计算R2的电阻值 。（计算结果保留整数）
（3）若电炖锅高温挡工作7分钟，求电炖锅消耗的电能。
（4）若家庭电路的电压是220伏，某插座的额定电流是5安，用该插座仅给电炖锅供电，从安全用电和加热快这两个角度综合考虑，应选择 （选填“高”、“中”或“低”）温挡。
【答案】（1）热效应
（2）低；48.4欧姆
（3）8.4*105J
（4）中
【知识点】电功率计算公式的应用；焦耳定律的计算公式及其应用；电功与热量的综合计算
【解析】【分析】 （1）电流的热效应：电流通过导体有热量产生。
（2）分析开关转换时电路的连接，根据串并联电路的电阻特点和得出低温挡、高温挡、中温挡电路的连接方式；
（3）根据和串联电路电阻规律计算电阻R2的阻值，根据计算高温挡的功率，根据W=Pt计算电炖锅高温挡工作7分钟电炖锅消耗的电能。
（4）根据W=Pt可知电功率越大，加热越快，根据欧姆定律计算家庭电路的电压是220伏，电炖锅处于中温挡时通过电路的电流可知应选择的挡位。
【解答】（1）电炖锅是利用电流通过导体有热量产生，所以该电炖锅是利用电流的热效应工作的。
（2）由电路图可知，当开关S1 闭合，S2 接B时，电阻R1、R2 并联，电路中的总电阻最小，由可知，总功率最大，所以此时电炖锅为高温挡。
当开关S1断开，S2 接A时，电阻R1、R2 串联，电路中的总电阻最大，由可知，总功率最小，所以此时电炖锅为低温挡。
当开关S1闭合，S2 接A时，R2 被短路，只有电阻R1 接入电路，电炖锅处于中温挡。
（3）电阻R1、R2 串联的总电阻：，
电阻R1的阻值：，
串联电路总电阻等于各部分电阻之和，电阻R2的阻值：R2=R-R1=96.8Ω-48.4Ω=48.4Ω，
高温挡的功率：，
电炖锅高温挡工作7分钟，电炖锅消耗的电能：W=Pt=2000W×7×60s=8.4×105J；
（4）家庭电路的电压是220伏，电炖锅处于中温挡时通过电路的电流：，
根据W=Pt可知电功率越大，加热越快，所以从安全用电和加热快这两个角度综合考虑，应选择中温挡。
答：（1）热效应；（2）低；48.4Ω：（3）电炖锅高温挡工作7分钟，电炖锅消耗的电能为8.4×105J；（4）中。
10．富强电器厂设计了一种具有高、中、低温三挡的家用电热火锅，其发热部分的电阻丝如图所示。A、B、C为三个接线柱，B是电阻丝中点的接线柱。请帮助该厂完成以下工作。
（1）说明低温和中温两个挡位的连接方法(文字表述或画图连接均可)。
（2）如果要求低温挡发热功率为200 W，求此时接入电路的电阻、高温和中温两挡的发热功率分别应是多大。
（3）设计一份该火锅的产品铭牌。
【答案】（1）低温挡：将A、C直接接入电源。中温挡：将A、B或B、C 接入电源。高温挡：将A、C 连接在一起后，A与B 接入电源。或连线如图
（2）此时接入电路的电阻为242 Ω，高温和中温两挡的发热功率分别为800 W、400 W。
（3）该火锅的产品铭牌。
产品名称 富强牌电火锅
额定电压 ~220 V
额定功率 高温 中温 低温
800 W 400 W 200 W
连接方法 g公∞→○←~ ~B○←<→
【知识点】电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 （1）已知电热丝有三个接线柱，并且有三个挡位，所以电路设计应该包括AB或BC单独接入电路、AB与BC串联接入电路、AB与BC并联接入电路三种情况。
（2）已知低温功率，利用求出AB、BC串联后的总电阻，然后得出高温和中温时的电阻，再利用分别计算对应的电功率。
（3）铭牌的结构可以不同，基本内容应该包括用电器的名称、工作条件、适用范围等。
【解答】（1）设AB或BC段的电阻为R，则两段串联后的总电阻为2R，并联后的总电阻为
R，
根据可知，在电源电压U一定时，电阻越大，功率越小。
所以低温挡：将A、C直接接入电源，相当于AB与BC串联，此时电路电阻最大，功率最小；
中温挡：将A、B或B、C接入电源，此时电路电阻居中，功率居中；
高温挡：将A、C连接在一起后，A与B接入电源上，相当于AB与BC并联，此时电路电阻最小，功率最大。
或连线如图所示：
；
（2）AB与BC串联时处于低温挡，此时A、C间的总电阻为2R，该火锅的低温功率为200W，，
解得：R=121Ω；
单独将AB或BC接入电路处于中温挡，此时接入电路的电阻为R=121Ω，
该火锅的中温功率为：；
将A、C连接在一起后，A与B接入电源上，此时AB与BC并联，电路总电阻为：R并=R=60.5Ω，
该火锅的高温功率为：；
（3）该火锅的产品铭牌：
10．图甲为热敏电阻的R-t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的恒温箱的简温控电路，继电器线圈的电阻为150欧，当线圈中电流大于或等于28毫安时，继电器的衔铁被吸合，为继电器线圈供电的电池的电压为6伏，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
（1）恒温箱的加热器应接在A、B端还是C、D端？
（2）若恒温箱内的温度达到100℃时，通过计算分析恒温箱加热器是否处于工作状态？
（3）若在原控制电路中，串联接入一个可变电阻，当该电阻增大时，所控制的恒温箱内的最高温度将 （填“变大”“不变”或“变小”）。
【答案】（1）A、B端
（2）当温度为100℃时，通过计算分析恒温箱加热器不处于工作状态
（3）变大
【知识点】电磁继电器的组成、原理和特点
【解析】【分析】（1）当温度低的时候，电路与AB相连，此时加热器要工作，所以加热器的电路要与AB相连；
（2）当恒温箱内的温度保持 100℃，据甲图可知此时电阻R 大小，而后结合欧姆定律计算电流，与28mA比较即可。
（3）据题目中“当线圈中电流大于或等于28毫安时，继电器的衔铁被吸合”分析即可判断；
【解答】（1）根据题意知道，当温度低时，热敏电阻的阻值较大，通过线圈电流较小，此时衔铁不能被吸下，工作电路与AB接通，此时需要加热工作，所以恒温箱的加热器应接在A、B端。
（2）当温度为100℃时，由图甲知道，热敏电阻阻值为50Ω，继电器线圈的电阻为150Ω，则线圈中电流
因为I＞28mA，所以恒温箱加热器不处于工作状态。
（3）根据线圈中电流大于或等于28毫安时，继电器的衔铁被吸合，工作电路中的加热器停止工作；若在原控制电路中，串联接入一个可变电阻，当该电阻增大时，若热敏电阻阻值一定时，线圈中电流会变小，所以控制电路达到28mA的时间会更长，说明工作电路中的保温箱的加热时间变长，即恒温箱内的最高温度将变大。
（1）根据题意知道，当温度低时，热敏电阻的阻值较大，通过线圈电流较小，此时衔铁不能被吸下，工作电路与AB接通，此时需要加热工作，所以恒温箱的加热器应接在A、B端。
（2）当温度为100℃时，由图甲知道，热敏电阻阻值为50Ω，继电器线圈的电阻为150Ω，则线圈中电流
因为I＞28mA，所以恒温箱加热器不处于工作状态。
（3）根据线圈中电流大于或等于28毫安时，继电器的衔铁被吸合，工作电路中的加热器停止工作；若在原控制电路中，串联接入一个可变电阻，当该电阻增大时，若热敏电阻阻值一定时，线圈中电流会变小，所以控制电路达到28mA的时间会更长，说明工作电路中的保温箱的加热时间变长，即恒温箱内的最高温度将变大。
11．如图甲所示为小科同学家的电中药壶，有“猛火”和“文火”两个挡位，简化的工作电路如图乙所示，其中S'为挡位开关，R1、R2为定值电阻（阻值不随温度改变），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。已知电中药壶的额定电压为220伏，R2为180欧，猛火挡的额定功率为2420瓦。
（1）请判断A灯是 （选填“红灯”或“绿灯”）。
（2）求电中药壶文火挡的额定功率是多少？
（3）暑假的一天晚上，小科用电中药壶帮奶奶熬药，先用猛火挡加热6分钟至沸腾后，再用文火挡慢熬30分钟，共消耗电能0.3千瓦时，由此可计算电中药壶的实际电压是多少？
【答案】（1）红灯
（2）
（3）
【知识点】电功率计算公式的应用；电功率；常用电热器
【解析】【分析】指示灯的阻值忽略，当开关S闭合，S'打至左端触点时，电路为两电阻和指示灯B的串联的电路，此时电路中总电阻较大，根据可知总功率较小，电中药壶处于文火挡；当开关S闭合，S'打至右端触点时，电路为R1和指示灯A的串联电路，此时电路中总电阻较小，根据可知总功率较大，电中药壶处于猛火挡。
（1）当开关S闭合，S'打至右端触点时，电路为R1和指示灯A的串联电路，电中药壶处于猛火挡，此时红灯亮，据此分析；
（2）猛火挡的额定功率为2420W，根据可知R1的阻值；
当开关S闭合，S'打至左触点时，电路为两电阻和指示灯B的串联的电路，电中药壶处于文火挡，根据可知电中药壶文火挡的额定功率；
（3）设实际电压为U实，W实=0.3kW h=1.08×106J，根据可知消耗的总电能，进而解出电中药壶的实际电压。
【解答】 指示灯的阻值忽略，当开关S闭合，S'打至左端触点时，电路为两电阻和指示灯B的串联的电路，此时电路中总电阻较大，根据可知总功率较小，电中药壶处于文火挡；当开关S闭合，S'打至右端触点时，电路为R1和指示灯A的串联电路，此时电路中总电阻较小，根据可知总功率较大，电中药壶处于猛火挡。
（1）当开关S闭合，S'打至右端触点时，电路为R1和指示灯A的串联电路，电中药壶处于猛火挡，此时红灯亮，故A灯是红灯；
（2）猛火挡的额定功率为2420W，根据可知R1的电阻为：；
当开关S闭合，S'打至左触点时，电路为两电阻和指示灯B的串联的电路，电中药壶处于文火挡，故电中药壶文火挡的额定功率：；
（3）设实际电压为U实，已知W实=0.3kW h=1.08×106J，
根据可知，消耗的总电能：；
即：
解得：U实=200V。
答：（1）红灯；
（2）电中药壶文火挡的额定功率是242W；
（3）电中药壶的实际电压是200V。
12．如图甲是一款车载电热水杯，电源是采用车载电池的12V，直接把插头插在点烟器上面就可以使用了，简单方便，即使是开长途旅行，也是随时随地有热水喝。该水杯容量为500mL，有高、中、低三个加热档位，乙图为其工作电路简图，其中RI=1Ω，R2=2Ω，求：
（1）电热水杯处于低温档，开关S1、S2分别处于的状态为 。
（2）计算电热水杯中温档功率。
（3）若该电热水杯加热效率为90%，则用高温挡将满杯20℃水加热到100℃所需时间为多少分钟，结果保留整数。[ρ水=1.0×103kg/m3；C水=4.2×103J/(kg ℃)]
【答案】（1）开关S1断开、S2闭合
（2）电热水杯中温档时，电路为R1单独串联，电功率为
（3）解：P高=U2/R1+U2/R2=216W
90%P高t=Cm
t=Cm/0.9P高=14分钟
【知识点】基本电路与电路图；功率计算公式的应用；热量的计算
【解析】【分析】电压相同，电阻最大时，电功率最小，高温档功率等于两个电阻功率之和，电热等于吸收的热量从而求解加热时间。
【解答】（1）由可知，当电路中电阻最大时，电功率最小，即当R2单独串联，即开关S2闭合，S1断开时，为低温档；当S1、S2均闭合时，电路为两电阻并联，总电阻最小，则电功率最大，为高温档；当S1闭合，S2断开时，电路为R1单独串联，此时电功率处于中间大小，即为中温档。
13．如图甲是某型号围炉煮茶器，既可以煮茶又可以烘烤食物，其部分参数如表所示。煮茶器简化电路如图乙所示，其中R1为发热电阻丝，R2为定值电阻。
额定电压 220V
额定功率 高温档 2200W
低温档 1100W
（1）围炉煮茶器通电时，电热丝内能增加。该内能的改变方式属于 。
（2）闭合开关S1、断开S2，围炉煮茶器工作30分钟，求消耗的电能。
（3）为达到额定功率且使整个茶盘均匀受热，围炉煮茶器内的发热电阻丝以图丙所示的方式缠绕在陶瓷底盘上。现有两种电阻丝，规格如表所示。通过计算，判断该围炉煮茶器内的发热电阻丝为哪一种，并说明理由。
发热电阻丝 直径(毫米) 每米电热丝的阻值 (欧)
镍铬合金丝 0.5 5
铁铬铝合金丝 0.2 46
【答案】（1）做功
（2）W= Pt=1100W × 30× 60s=1.98×106J
（3）选择镍铬合金丝， ， 若选择镍铬合金丝， L=4.4米；若选择铁铬铝合金丝，L=0.5米，电阻丝长度过短，无法覆盖整个茶盘
【知识点】物体内能的改变方法；电功计算公式的应用
【解析】【分析】电热丝能将电能完全转化为内能。Q=U2/R=UI
【解答】（1）消耗电能来产生热量，是以做功的形式增加内能。
（2）此时两电阻串联，电路中电流比两开关都闭合时要小，所以为低温档。根据W=Pt，代入数据求解。
（3）当处于高温档时，电路中的总电阻为R1，由R=U2/P，代入数据求解，可得R1阻值为22Ω，结合表格中两种电阻丝的参数，可知使用镍铬合金丝能够较完整地覆盖底盘，使发热均匀。
14．如图是小科购买的简易烘衣机，电路结构如图1所示，由电源、小型风机M、电热丝R(阻值为200Ω)、导线、开关等元件组成。额定电压为220V，用热风烘干时的额定功率为1200W。不计导线、开关、电源内部电阻，请分析计算：
（1）开关S闭合后，正常工作10分钟电热丝产生的热量是多少
（2）家里有一只电热水壶(如图2)，标有“220V 1200W”。当两个电器都正常工作5分钟， 消耗电能情况是 (选填“电热水壶多” “简易烘衣机多” “一样多”)。
（3）某些材质的衣服只适用冷风吹干。则可在上述电路中设计可增加一个开关S2。则S2应安装在 (选填“风机M”或“电热丝R”) 所在支路。
【答案】（1）由图乙可知，开关闭合后，电热丝R与风机M并联，
根据并联电路的电压特点可知，电热丝R两端的电压：UR=U=220V，
正常工作10分钟电热丝产生的热量：
（2）一样多
（3）电热丝R
【知识点】电功计算公式的应用
【解析】【分析】 （1）由图乙可知，开关闭合后，电热丝R与风机M并联，根据并联电路的电压特点可知电热丝R两端的电压，根据求出正常工作10分钟电热丝产生的热量；
（2）根据W=Pt分析两个用电器5min消耗电能的关系；
（3）根据并联电路的特点和开关位置与其作用的关系确定开关的位置。
【解答】 （2）根据题意可知，电热水壶和烘干机的额定功率相同，由W=Pt可知，当两个电器都正常工作5分钟，消耗电能是一样多的；
（3）根据题意可知，吹冷风时，只有风机工作，电热丝不工作，所以应该把开关S2应安装在电热丝R的支路上。
15．图甲是小明设计的孵蛋器模拟电路图。其控制电路中R0为热敏电阻，工作电路电源电压 伏， R1、R2均为电热丝，其中. 欧。当通过电磁铁线圈的电流大于 60毫安时，衔铁被吸合，小于30毫安时衔铁被释放，从而实现加热、保温两挡自动切换，使鸡蛋孵化时获得稳定适宜的温度环境。
（1）根据孵蛋器的功能，结合图甲电路分析，当温度升高时，热敏电阻R0的阻值大小变化是 。
（2）已知该孵蛋器的保温功率为48瓦，求孵蛋器在加热状态时1分钟产生的热量。
（3）为了起到较好的保温效果，小明设计了如图乙所示的“水床”结构，即在导热层中装入一定量的水。请简要说明设计的理由： 。
【答案】（1）增大
（2）衔铁未吸下时，电阻R1与R2串联，总电阻最大，处于保温状态，保温功率为48瓦，则电路的总电阻为：
欧
根据电阻的串联， 欧-8欧=4 欧
加热功率为： 瓦
瓦×60秒=8640焦
（3）水床可以让鸡蛋受热均匀；水的比热大，降温慢，有助于保温。
【知识点】电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据孵蛋器的功能可知，当温度过高时，工作电路应进入保温状态，温度过低时，进入加热状态。由图甲工作电路可知，当衔铁被释放时，工作电路中电热丝R1和R2串联，当衔铁被吸合时，工作电路为R2的简单电路，由可知，当衔铁被释放时，工作电路的总电阻最大，功率最小，处于保温状态，此时控制电路中电磁铁的磁性减弱，通过它的电流减小，根据欧姆定律可知控制电路中的电阻增大，从而可知当温度升高时，热敏电阻R0的阻值大小变化；
（2）根据求得工作电路处于保温状态时电路的总电阻，根据串联电路的电阻特点求得R2的阻值；根据求得在工作电路的加热功率，根据Q=W=Pt求得工作电路在加热状态时1分钟产生的热量；
（3）水床可让鸡蛋受热均匀；水的比热容大，放热降温慢，有助于保温。
【解答】（1） 根据孵蛋器的功能可知，当温度过高时，工作电路应进入保温状态，温度过低时，进入加热状态。由图甲工作电路可知，当衔铁被释放时，工作电路中电热丝R1和R2串联，当衔铁被吸合时，工作电路为R2的简单电路，由可知，当衔铁被释放时，工作电路的总电阻最大，功率最小，处于保温状态，此时控制电路中电磁铁的磁性减弱，通过它的电流减小，根据欧姆定律可知控制电路中的电阻增大，即当温度升高时，热敏电阻R0的阻值增大。
18．某电热水器可将装置内的水加热到70℃，随后自动进入保温状态，加热时电功率为1210瓦，保温时电功率为242瓦。小实根据所学的电学知识设计了一个模拟电路图（如图甲），注满水后，闭合开关S1、S2，开始加热达到设定温度时自动进入保温状态。工作电路中的R1和R2是电热丝，控制电路中的La和Lb是两个完全相同的电磁铁（假设电磁铁的吸引力不随距离变化而变化），两个电磁铁中间有一个弹性衔铁，设定两个电磁铁之间的吸引力差值达到一定值时才能吸引弹性衔铁左右摆动，带动“动触点”与不同的“静触点”连接。
（1）若将电热水器注满水，闭合开关，3分钟后即可加热到70℃，消耗的电能为 焦。
（2）计算电热丝R1和R2的阻值，请写出计算过程。
（3）Ra和Rb的阻值与温度的关系如图乙所示，当温度为X时，Ra和Rb的曲线相交，则理论上X的值与70℃的大小关系是 （选填“大于、小于或等于”）。
【答案】（1）217800
（2）解：当加热状态时只有R1连入电路，可得R1的阻值；
当保温状态时R1和R2同时连入电路，可得R0的阻值；
（3）等于
【知识点】电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 （1）根据W=Pt计算闭合开关3分钟后即可加热到70℃时消耗的电能；
（2）弹性衔铁与左侧静触头接触，两电阻串联接入电路，弹性衔铁与右侧静触头接触，电路为R1的简单电路，串联电路总电阻等于各部分电阻之和，根据可知弹性衔铁与左侧静触头接触时，工作电路处于保温状态，弹性衔铁与右侧静触头接触时，工作电路处于加热状态，
根据计算R1和两电阻串联时的总电阻，根据串联电路电阻规律计算R2；
（3）当温度为X时，Ra和Rb的曲线相交，即此时两电阻的阻值相等，则两电磁铁的磁性相等，据此分析即可。
【解答】 （1）将电热水器注满水，闭合开关，3分钟后即可加热到70℃，
消耗的电能为：W=Pt=1210W×3×60s=217800J；
（3）当温度为X时，Ra和Rb的曲线相交，即此时两电阻的阻值相等，则两电磁铁的磁性相等，理论上X的值等于70℃。
16．某同学发现不少商场洗手间为顾客提供干手器(图甲)，他也想设计并制作一款干手器供学校使用。
（1）某同学利用电磁继电器设计了如下电路图(图乙)，实现自动化控制。闭合开关S、S1、S2后，干手器感应到手伸入时，感应开关闭合，电动机开始工作。此时电磁铁上端为 极，图丙中的光敏电阻 (选填“①”或“②”)符合他的设计要求。
（2）若全校师生均使用热风干手，一周累计10000次，按照某同学的设计图及干手器参数表计算干手器一周消耗的总电能
干手器参数
额定电压 220V
电动机额定功率 50W
R1加热功率 950W
工作时间 18s
【答案】（1）N；①
（2）解：干手器工作时，电动机与电阻同时工作，
总功率P=50W+950W=1000W；
累计10000次，消耗的电能W=Pt=1000W×18s×1000=1.8×107J=50kW h。
【知识点】电磁铁的其他应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】 （1）根据安培定则判断磁极，根据欧姆定律分析结合电磁铁的磁性与电流大小有关分析；
（2）根据W=Pt计算电能。
【解答】 （1）①根据图片可知，线圈上电流方向向右。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向右，此时大拇指指向上端，则上端为N极。
②干手器感应到手伸入时，光强减小，此时衔铁被吸下来，则此时电流变大，而电阻减小，故①符合题意。
17．如图甲为热敏电阻的R-T图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的恒温箱的简单温控电路。继电器线圈的电阻为150Ω。当线圈中电流大于或等于28mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电压为6V，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。请回答下列问题。
（1）从图甲中可得50℃时热敏电阻的阻值为 Ω。
（2）恒温箱的加热器应接在A、B端还是C、D端？ 。
（3）若恒温箱内的温度达到100℃，通过计算分析恒温箱加热器是否处于工作状态
（4）若在控制电路中串联接入一个可变电阻，当该电阻阻值增大时，所控制的恒温箱内的最高温度将 （填“变大”“不变”或“变小”）。
【答案】（1）90
（2）A、B端
（3）由图甲可知，100℃时，R=50Ω，控制电路中的电流 28mA，所以恒温箱加热器不处于工作状态。
（4）变大
【知识点】欧姆定律及其应用；电磁铁的其他应用
【解析】【分析】（1）根据甲图确定50℃时热敏电阻的阻值；
（2）根据图乙分析电流增大到一定程度衔铁被吸下来时电路的工作状态即可；
（3）首先根据甲图确定100℃时热敏电阻的阻值，再根据R总=R+R线圈计算总电阻，再根据计算通过电磁铁的电流，最后与28mA进行比较即可。
（4）电磁铁吸合时需要的电流大小不变，则电路的总电阻不变。根据R总=R+R线圈分析热敏电阻的阻值变化，根据图片确定温度变化即可。
【解答】（1）根据甲图可知， 50℃时热敏电阻的阻值90Ω；
（2）根据乙图可知，当电流达到一定程度时，电磁铁将衔铁吸下来，接通CD所在的电路，此时加热电阻停止工作，因此加热器应该接在AB端；
（4）磁铁吸合时需要的电流大小不变，则电路的总电阻不变。根据R总=R+R线圈可知，当电阻阻值增大时，恒温箱内热敏电阻的阻值变小，那么恒温箱内的最高温度升高。
18．如图甲所示，小明家新装了一台智能电热马桶盖，他查阅使用说明书发现便座加热电路有高、中、低三档并可手动调节，其额定电压为220V。低温挡、中温挡的额定功率为22W和44W。利用所学的电学知识他设计了一个等效电路图，如图乙所示，用两个定值电阻R1和R2表示两电热丝，开关S2可分别接a、b或c触点，电路接入家庭电路中时均能正常工作。
（1）分析电路可知，要使加热电路处于高挡位，需将开关S1闭合，S2接 。选（“a”、 “b”、“c”）
（2）计算R2的电阻；
（3）计算高挡位工作10min消耗的电能
【答案】（1）a
（2）当开关S1闭合，S2接c时，此时R2被短路，只有R1工作，
则R1的阻值：；
当开关S1断开，S2接c时，两个电阻串联，此时为低温档，
总电阻；
则电阻R2=R总-R1=2200Ω-1100Ω=1100Ω。
（3）当开关S1闭合，S2接a时，两个电阻并联，
因为两个电阻的阻值相等，所以它们的电功率相等；
则高温档功率：P总=P1+P2=44W+44W=88W；
那么高温档工作10min消耗的电能：W总=P总t=88W×600s=52800J。
【知识点】欧姆定律及其应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）根据公式比较三种情况下电功率的大小，然后与各个状态对应起来。
（2）当开关S1闭合，S2接c时，此时R2被短路，只有R1工作，根据计算出它的阻值。当开关S1断开，S2接c时，两个电阻串联，此时为低温档，根据公式计算出总电阻，再根据R2=R总-R1计算即可。
（3）当开关S1闭合，S2接a时，两个电阻并联，为高温档。根据P=分别计算出两个电阻的功率，将它们相加得到总功率，最后根据W总=P总t计算消耗的电能。
【解答】（1）根据图片可知，当当开关S1闭合，S2接a时，两个电阻并联，此时总电阻为R并；
当开关S1闭合，S2接c时，此时R2被短路，只有R1工作，此时总电阻为R1；
当开关S1断开，S2接c时，两个电阻串联，此时总电阻为R串；
则总电阻R并根据可知，总功率P并>P1>P串；
则三种状态依次为高温、中温和低温档。
19．某电热器的简化电路如图所示，可通过转动旋钮开关实现加热和保温功能。该电热器额定电压为220伏，图二为小明使用该电热器在正常工作30分内功率的变化情况。完成下列问题：
（1）开关转至ac位置时，该电热器可实现 功能。
（2）分析计算加热时电路的电流及定值电阻R1的阻值为多少？
（3）使用该电热器30分钟内总共消耗多少电能？
【答案】（1）保温
（2）解：根据P=UI得：
加热时的电流：
加热时总电阻R总的阻值
电阻R2的阻值： R1=R总-R2=605欧-55欧=550欧
（3）解：加热时消耗的电能：
W1=P1t1=880瓦×600秒=5.28× 105焦
保温时消耗的电能：
W2=P2t2=80瓦×1200秒=9.6×104焦
消耗的总电能： W= W1+ W2=5.28×105焦+9.6×104焦=6.24×105焦
答：暖风机消耗的电能是1.2×105焦。
【知识点】电路的动态分析；电功计算公式的应用；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）电路中只有一条电流路径时是串联电路，有两条电流路径时是并联。电路中的总电压保持不变，根据可知，当电路中R1R2串联时，R最大，P最小，处于保温状态。当电路中只有R2工作时，R较小，P较大，处于加热状态。
（2）加热时，电路中只有R2工作，根据图二信息可以知道P，利用P=UI的推导公式直接可以求出I以及R2，再根据保温时的电功率可求出总电阻。相减就是R1的电阻。
（3）直接根据图二数据以及W=Pt即可求。
【解答】（1）开关转至ac位置时，R1R2串联，R总=R1+R2，最大，P最小，所以是保温状态。
20．某校师生自制了一台电烘箱，其简化电路如图甲所示，定值电阻R1和R2为发热体，其中R1的阻值大小为40Ω，控制开关S1、S2的通断可实现高低温挡的调节。为测试电烘箱两挡位工作情况，同学们使用了一款可显示电费和实时功率的新型插座，如图乙所示。求：
（1）在低温挡工作时，应只闭合开关 ；在高温挡工作时，应只闭合开关 ；
（2）电烘箱在低温挡工作时，插座显示器上示数如图乙所示，则通过电路的电流是多少（保留一位小数）；
（3）调节开关至高温挡，并将实时电费归零，让电烘箱单独工作0.5h后，电费计量情况如图丙所示，请估算该电烘箱此时的电功率（已知电费单价为0.45元/kW h）。
【答案】（1）S1；S1 、S2
（2）由图乙可知，电烘箱在低温挡工作时插座显示器上显示的功率P低=80.00W，由P=UI可得，通过电路的电流I低＝P低/U＝80.00W/220V≈0.36A。
（3）由图丙可知，电烘箱在高温挡工作0.5h消耗的电费0.45元，则消耗的电能为1kW h，该电烘箱此时的电功率P高＝W/t＝1kW h/0.5h＝2kW
【知识点】电能表参数的理解与电能的求法；电功率计算公式的应用
【解析】【分析】（1）当S1 闭合、S2断开时，R1与R2串联；当S1 、S2 都闭合时，电路中只有R1工作，R2被短接，由可知对应的状态；
（2）由图乙可知，电烘箱在低温挡工作时插座显示器上显示的功率，由P=UI可得通过电路的电流。
（3）由图丙可知，电烘箱在高温挡工作0.5h消耗的电费0.45元，结合电费单价为0.45元/kW h可知消耗的电能，利用求得该电烘箱此时的电功率。
【解答】（1）当S1 闭合、S2断开时，R1与R2串联；当S1 、S2 都闭合时，电路中只有R1工作，R2被短接，由可知，电烘箱的电功率最小，处于低温挡；当S1、S2 都闭合时，电路中只有R1工作，R2被短接，电路中的电阻最小，电烘箱的电功率最大，处于高温挡；
（2）先由图乙得出电烘箱在低温挡工作时它的功率，由P=UI的变形公式计算出电路中的电流；
（3）由图丙可知，电烘箱在高温挡工作0.5h消耗的电费0.45元，结合电费单价为0.45元/kW h可知消耗的电能，利用求得该电烘箱此时的电功率。
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