九年级科学电学：多档用电器的电功电功率专题（有解析）

九年级科学电学：多档用电器的电功电功率专题
通常家用多档用电器是通过改变开关状态，改变工作电路，从而改变用电器消耗的电功率，达到改变工作效果的目的。
如常见的电饭锅、电热水器消耗电功率较大的档，加热温度较高。
【提出问题】在下图电路中R1>R2，电源电压相同且恒定。
四电路总功率R甲、R乙、R丙、R丁由大到小的顺序是。
四电路总功率P甲、P乙、P丙、P丁由大到小的顺序是。
【发现规律】发热功率P与电阻R成反比，即电阻越大，发热功率越小；电阻越小，发热功率越大。
【合作交流】分析各电路能实现几档？说出各档开关状态和相应的等效电路。
【典例分析】
1.下图是一家用电吹风的主要技术参数和简化电路图，请你仔细观察后解决下列问题:(6分)
(1)电吹风吹冷风时，开关旋至
处。
(2)电吹风吹冷风5min消耗的电能是多少？
(3)电吹风正常工作时，通过电吹风插头处的最大电流是多少？
2.小明妈妈买了一台豆浆机，小明对制作豆浆的过程进行了观察：把豆料、清水放入豆浆机中，经过预热、打浆、煮浆等程序，即可制成熟豆浆，并且加热和打浆是交替进行的。其部分技术参数如下表，请根据这些信息解答下列问题：
额定电压
220V
电机额定功率
200W
额定频率
50HZ
加热器额定功率
660W
（1）豆浆机中的电动机和电热丝的是联；并完成电路图的连接。
（2）豆浆机正常工作时的最大电流是A。
（3）若实际电压200V，电加热器的功率是多少
【反思总结】
1、归纳解题三步中的要点：
(1)审题要:清（已知量、所求量、不变量）；
(2)分析解题方法要：明（解题思路）；
(3)写解题过程要：全
（必要文字说明、表达式、统一单位、代入原始数据，准确结果）。
2、上两题电路实现变档工作的：
相同点：利用并联电路变档
不同点：高档时
电吹风是电动机和电热丝同时工作
豆浆机是只有电热丝一个工作
【学以致用】
关于电吹风、豆浆机、电热壶、热水器、饮水机、电饭锅、电烙铁、电火锅、电冰箱、电视机、电灯的电学计算。
1、如图是额定电压为220V的理发用电吹风的典型电路．其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，正常工作时：
(1)要送热风，选择开关应放在间．(填"AB”、“BC”或“CD'’)
(2)已知电动机的额定功率是120W,，当送冷风时，通电5min，电流所做的功是多少
（3）如果电热丝电阻是55Ω，当送热风时，电路消耗的总功率是多少
2、图是SD-600全自动豆浆机的结构示意图，下表是铭牌。
额定电压
220V
电机功率
260W
额定频率
50Hz
干豆容量
60±5g
电热功率
600W
外形尺寸
215×190×347mm
制浆过程：先将90g泡好的黄豆装入滤杯内，再往制浆杯内加入1000mL的水．
第一步加热接通电源，加热管开始加热，加热6min杯内水温升至80℃；
第二步打浆加热停止，电机开始打浆，按工作lOs停8s方式循环，经1．2min停止；
第三步再加热打浆结束后，加热管继续加热，加热3min豆浆由80℃升温至100℃．
根据以上信息计算：
（1）在“第三步再加热”的过程中，豆浆吸收的热量(设豆浆与水的比热容等)；
（2）豆浆机在“加热——打浆——再加热”的全过程中，共消耗的电能．
3、如图甲所示为现在家庭、宾馆常用的无线电水壶(一种在倒水时导线脱离，用电加热的方便水壶)，图乙是该电水壶的铭牌。某同学用这种电水壶烧开水，他将水放至最大水量，测得水的温度是18℃，通电5分50秒，水烧开(在一个标准大气压下)。试通过计算，回答下面的问题：
(1)算一算此电水壶正常工作时的电流。
(2)该电水壶电热丝的电阻多大
(3)现测得电源电压为210伏，算一算此电水壶工作的效率。
(4)为了测定该无线电水壶的效率，你应该准备哪些实验器材
RATED
VOLTAGE
110V
RATED
POWER
500W
VOLUME．
1L
额定电压
110V
额定功率
500W
容
积
1L
4.小明在国外的姑姑首次回国探亲时，给小明带了一个旅行电热壶，但小明发现家庭电路中不能直接使用．这个电热壶的英文和中文铭牌如下：
(1)请问该电热壶为什么不能直接使用
(2)请你设计一种不改造电热壶而又能正常使用的方法(简要论述)
(3)请计算该电热壶正常工作5min消耗的电能是多少J
5、小明家的太阳能热水器，可以贮水100kg
,天气好时，吸收太阳幅射能可以使水温升的足够高；阴雨天可用电辅助加热，它的电加热棒的额定电压是220V，额定功率是2000W，
（1）若在阳光的照射下，100kg的水温度从20OC上升至50OC吸收的太阳的热量是多少？（水的比热c=4.2×103J/(kg.OC)
(2)若在阴雨天仅用电热棒在额定电压下将这些水加热，使之升高相同的温度，需要多长时间？（假设消耗的电能全部转化为水吸收的内能）
（3）实际上用电加热时间需要2h,请你写出产生这种现象的两个原因。
6、一批台式温热饮水机，其铭牌如下表所示，右图是饮水机简化电路的示意图。S是用感温材料制造的温控开关，R1是电阻，R2是供加热的电阻丝，分析电路图可知，当S接通时，饮水机处于如热状态；当S断开时，饮水机处于保温状态。（C水=4.2×103J/(kg.OC)
（1）在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是多大？
（2）正常工作时，该饮水机将热水罐中0.6kg、18OC的水加热至93OC，用时6min，用这些数据及题目中的信息，计算该饮水机加热状态时的效率。
7、用电饭锅的工作原理如图所示，当开关S闭合或断开时可以实现电饭锅的加热或保温状态。已知电饭锅在一种状态下的总功率为100W，在另一种状态下总功率为800W，且R1、R2的阻值不随温度变化，求
（1）加热时的电流（2）R1和R2的阻值
（3）保温时R1的功率。
8、电烙铁使用前需要一定的预热时间，因而若暂时不用也要接在电源上，这样既费电又会
造成烙铁头氧化而不易沾锡。小明将一把标有“220V
55W”的电烙铁与一只灯泡（灯丝在预热状态下的电阻为495Ω）连接成如图17所示的电路。断开S，电烙铁处于预热状态；闭合S，电烙铁很快达到焊接温度。求：
（1）预热状态下电烙铁消耗的功率为多少瓦？
（2）预热状态下整个电路消耗的功率是电烙铁正常工作时消耗功率的百分之几？
9、某工厂欲设计一种高、中、低温三档的家用电火锅，要求低温发热功率为200W，其发
热体电阻丝如图所示，A、B、C为三个接线柱，B是电阻丝中点的接线柱，请你帮助该厂完成下列工作：
（1）说明各档位的连线方法（文字表述、画图完成均可）
（2）分别算出高、中温两档的发热功率。
（3）设计一份该电火锅的产品铭牌。
冷冻室容积
86L
冷藏室容积
120L
额定电压
～220V
额定频率
50Hz
输入总功率
125W
耗电量
0.55kw·h/24h
10、右表是小明家新买的电冰箱铭牌上的部分数据.小明所在地区每度电按0.4元收费，正常使用这台电冰箱30天，消耗的电能是多少焦？应付的电费是多少元？
在初三级物理综合实践活动中，小明自制了亮度可调节的小台灯，其电路图及灯泡规格如图所示.（1）调节开关从触点O依次转动到3的过程中，灯泡的亮度将如何变化？
(
图
1
—
4
—
18
)（2）假设灯泡电阻为R1，且不因温度而发生变，
如果调节开关转到触点3时，灯泡的实际功率是多大？
【拔高训练】
1、【电热毯】有一电热毯，说明书上标明所用的电压为220V，电热毯电阻由R1和R2组成R1=605Ω，如图所示，利用开关S的通断可以使电热毯的发热功率（指电路的总功率）分为两档，Ⅰ档为功率最大，Ⅱ档功率为Ⅰ档功率的1/4，试问：
（1）什么状态时，电热毯的功率最大？最大功率为多少瓦？
（2）电阻R2应为多大？
2、【电饭煲】小明家新购置一个电饭锅，其铭牌如下表所示，表格中的额定功率均是指电路的总功率，电路原理简图如图10所示，图中的S1是电源开关，S2是加热、保温转换开关。小明在一次煮饭的过程中，同时闭合开关S1和S2，通电15min后，开关S2弹起断开，电饭锅进入焖饭保温工作状态，再经过10min后，锅内米饭完全煮熟，开关S1断开。试计算：
（1）在这次煮饭的全过程中，电饭锅消耗了多少电能？
（2）R1和R2的阻值分别是多大？
【电水壶】有某型号电水壶的铭牌如下表，如图是电水壶的电路图，R为加热器，温控器S是一个双金属片温控开关，随温度变化闭合或断开，从而实现了自动控制保温和加热两种状态．若加热器电阻阻值随温度改变而发生的变化可忽略不计，则：
（1）当S闭合是，电水壶处于______状态，电阻R的作用是______．
（2）电水壶正常工作时，其加热电阻的阻值是多大？
（3）若电水壶的效率为84%，现将一满壶23℃的水在标准大气压下烧开需要多长时间？[水的比热容C=4.2×103J/]．
（4）当电水壶处于保温状态时，通过加热器的电流是0.2A，此时电阻R的电功率是多少？
4、【电吹风】某电吹风的简化电路图如图所示，R1、R2是发热电阻丝，M是电动机．开关S1闭合后，S2接l、2时吹冷风，通过电动机的电流为O.1A；S2接2、3时吹温风，R1的阻值为110Ω．S2接3、4时吹热风，电吹风的总功率为1100W．电源电压为220V．试求：
（1）吹冷风时，电动机的功率是多少？
（2）吹温风时，通过R1的电流是多少？
（3）吹热风时，R2的电阻是多少？（结果保留小数点后两位）
5、【电烤箱】小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个档位的发热功率．
如图是其内部简化电路图，开关S1可分别与触点a、b接触． 已知：R1=48.4Ω，R2=96.8Ω，电源电压保持不变．请分析和解答以下问题：
（1）当开关S1，置于b端、S2断开时，电烤箱处于什么档位？简述理由
（2）电烤箱在中档位工作时，消耗的电功率是多少？
（3）电烤箱在高档位工作时，对食物加热6min，消耗的电能为多少？
6、【热水器】浴霸是安装在浴室可供取暖和照明的家用电器，某浴霸的铭牌和简化电路图如图，图中L为照明灯，L1、L2为两个额定功率都是400W的红外线取暖灯。
（1）照明灯正常工作时，通过的电流是多少
（2）若闭合S1，S2，断开S，让L1和L2同时正常工作0.5h，共消耗的电能为多少
（3）若同时闭合S、S1、S2电路中的总电阻为多大
7、【保温箱】保温箱的简化电路如图所示，A为温度传感器，它的作用相当于开关，达到设定温度时自动断开电路，低于设定温度时，自动接通电路．S是保温箱的温度设定开关，它有三个档，电源电压为36V，最低加热功率为45W，其中R1=14.4Ω，R2=3.6Ω．求：（1）当S拔至何处时，保温箱的温度最低？（2）加热的最大功率是多少？（3）R3的阻值是多少？
8、【电灯】某校学生宿舍走廊的路灯，原来用一盏“220V 40W”的白炽灯，每晚亮10小时．同学们发现灯泡容易损坏，需要经常更换．后来，学校电工用两盏“220V 40W”的灯泡串联后代替原路灯．结果，两盏灯的亮度比改装前要暗，但灯泡使用寿命明显延长．
（1）改装前，一盏路灯每晚需要消耗多少电能？
（2）改装后两灯的总功率是多少？比原来省电还是费电？
（3）小明是一位爱动脑筋的同学，他想：路灯改装还有没有更好的方法呢？通过查资料知道有一种“光控开关”--天黑时自动闭合，天亮时自动断开；还有一种“声控开关”--有声音时自动闭合，一分钟后，若再无声音就自动断开．小明利用这两种开关设计了一个“聪明”的电路：白天路灯不亮，晚上有人走动发出声音时，路灯自动亮起来．请判断小明设计的电路图是______．
多档用电器的电功电功率——参考答案
【提出问题】
【典例分析】1.解:
(1)电吹风吹冷风时，开关旋至B、C处。---1分
(2)
W=P冷t
---1分
=120W×5×60s
=3.6×104J
---1分
(3)当开关旋至A、B处吹热风时,消耗的电功
率最大，插头处电流最大
---1分
---2分
【典例分析】2.解:(2)当开关接b时打浆，电流最大
(3)电热丝的电阻
【学以致用】
1、
解：（1）B 使A、B并联的位置
（2）W=Pt=120W×8×60s=5.76×10的4次方J R=U2/P总-Pm=（220V）2/560W-120W=110
2、
（1）500Pa。（2）。（3）。
3、
解：(1)I=P/U=1280W/220V=5.82A
(2)R=U额 /P额=(220V) /1280W=37.8125Ω
(3)水吸收的热量
Q吸=cm△t=4.2×10 J/kg℃×1kg×(100-18)℃=3.444×10^5J
电水壶的实际功率
P实=U实 P额/U额 =1280W×(210V) /(220V) =1166.3W
Q放=P实t=1166.3W×305s=355721.5J
η=Q吸/Q放=96.8%
4、
解：（1）因为该电热水壶的额定电压为110V小于我国家庭电路220V的电压，所以不能直接使用。
（2）将一个阻值适当的电阻与电热壶串联后接入家庭电路中使它正常工作。（或串联一个电器使用电热壶正常工作）（3）W=Pt=500W×300s=1.5×105J
5、解：Q=mc△t=100×4200×(50-20)
=1260kJ
t=Q/W=1260000/2000=630秒=10.5分钟
6、
7.
（1）加热时的电流：I===3.64A；
（2）①当开关闭合时，电阻R1被短路，只有R2接入电路，此时处于加热状态，电功率为800W，则R2===60.5Ω；
②开关断开时，两电阻串联，此时处于保温状态，电功率为100W，则R1+R2===484Ω，
因此R1=484Ω-60.5Ω=423.5Ω
（3）保温时电路中的电流为：I===0.45A，R1的功率为P1=I2R1=（0.45A）2×423.5Ω=85.76W．
答：（1）加热时的电流为3.64A；
（2）R1和R2的阻值分别为423.5Ω和60.5Ω；
（3）保温时R1的功率为85.76W．
8、解：⑴
I额
=P额/U额
=
55W/22V=
0.25A
⑵
RL
=
U额2/P额
=(
220V
)
2/55W
=880Ω
S断开时，R与RL串联，R
=
RL
I’=
U/(
R
+
R
L)
=
0.5I额
P’=
I’
2R
=
0.25
P额=0.25×55W
=
13.75W
9、解：(1）低温档：将A、C直接接入电源；中温档：将A、B或B、C接入电源；高温档：将A、C连在一起后与B接在电源上．或连线如图：
　　（2）设AC间电阻为R，该电火锅的低温功率：
　　　其他运算方法只要正确得出各档功率即可得分．
　　（3）
产品名称
高、中、低温三档电火锅（或××牌电火锅）
额电电压
220V
额定功率
高温
中温
低温
800W
400W
200W
连接方式
略
略
略

额定电流
3.6A
1.8A
0.9A
电阻
60.5
121
242
10、解：由题意根据W
=
Pt得
W
=
0.55kw·
×30×24h　
　　　　
=16.5kw·h　　
　　　　
=16.5×3.6×106J　　
　　　　
=5.94×107J　　
　　所以应付电费￥=16.5kw·h×0.4元/(kw·h)=6.6元
11、解（1）1．5；（2）要消耗电能；
（3）
（4）从使用方面考虑，看完电视后及时关掉电视机上的电源开关（或拔掉电源插头），而不用遥控器“关机”；从制造方面考虑，要改进设计，提高技术，使电视机的待机耗电减少。
12、解：（1）由公式PL实
=（UL实）2/（RL＋Rx）可知灯泡的亮度将逐渐变暗．
(2)调节开关转到触点3时，R1、R2、R3和RL串联，
所以
总电阻：R总=RL＋R1＋R2＋R3=2
RL
由公式P
=（U）2/R可求得：
灯泡的电阻：RL=（UL额）2/
PL额=（12v）2/24w
=
6Ω
此时电路总电阻：R总
=2
RL
=
6Ω×2
=12Ω
根据公式：I=
U
/
R得：
通过灯泡的电流：I=
U电/
R总
=
12
v/12Ω
=
1A
灯泡的实际功率：PL=IL2RL
=
（1A）2×6Ω
=
6
w
家庭作业
1、【解析】（1）开关闭合时电路中只有R1工作，此时电阻最小，功率最大，P大===80W．
答：开关闭合时电热毯的功率最大，最大功率为80W．
（2）Ⅱ档功率为P=P大=×80W=20W，此时两电阻串联，电路总电阻R===2420Ω，
所以电阻R2=R-R1=2420Ω-605Ω=1815Ω．答：电阻R2应为1815Ω．
2、【解析】（1）煮饭时加热过程消耗电能：W1=P1t1=1.1kW×h=0.275kW h，
煮饭时焖饭保温过程消耗电能：W2=P2t2=0.275kW×h=0.046kW h，
∴在这次煮饭的全过程中，电饭锅消耗电能：W=W1+W2=0.275kW h+0.046kW h=0.321kW h；
（2）同时闭合开关S1和S2时（加热过程），电路中只有R1：
∵，∴；
闭合S1时（焖饭保温过程），R1R2串联：
∵，∴；∴R2=176Ω-44Ω=132Ω．
答：（1）在这次煮饭的全过程中，电饭锅消耗了0.321kW h的电能；（2）R1和R2的阻值分别是44Ω、132Ω．
3、【解析】（1）当S闭合时电路为电阻R的简单电路，电阻较小，由P=可知，此时电功率大，故此时处于加热状态；
当S断开时电阻R、R串联，根据串联电路的分压特点可知，R两端分得的电压变小，此时电功率小处于保温状态．
（2）加热电阻的阻值为R===44Ω；
（3）水吸收的热量为：
Q=cρV（t2-t1）=4.2×103J/（kg ℃）×1.0×103kg/cm3×2×10-3m3×（100℃-23℃）=6.468×105J，
加热时间t===700s；（4）串联后的总电阻R总===1100Ω，
则保温电阻R=R总-R=1100Ω-44Ω=1056Ω，电阻R的电功率P=I2R=（0.2A）2×1056Ω=42.24W．
答：（1）加热，分压；（2）加热电阻的阻值为44Ω；（3）烧开需要的时间为700s；（4）保温状态时电阻R的电功率为42.24W．
4、【解析】（1）∵U=220V，I电=0.1A，∴P电=UI电=220V×O.1A=22W．答：吹冷风时，电动机的功率是22W．
（2）∵电动机和电阻R1并联，∴U1=U=220V，
又∵R1=110Ω，∴I1===2A．答：吹温风时，通过R1的电流是2A．
（3）∵电动机、电阻R1和电阻R2并联，∴I===5A，I2=I-I1-I电=5A-2A-0.1A=2.9A，
R2==≈75.86Ω．答：吹热风时，R2的电阻约为75.86Ω．
5、解：
解：（1）当开关S1置于b端、S2断开时，电烤箱处于低档位。由图可知，当R1、R2串联时，总电阻最大，根据Q=U2t/R，在电压U、通电时间t一定时，电阻越小，产生的热量越少。故处于低档位。
（2）当开关S1置于b端、S2闭合时，电烤箱处于中档位。此时，R1接入电路，R2短路。

P=U2/R1=(220V)2/48.4Ω=1000W
（3）当开关S1置于a端、S2闭合时，电烤箱处于高档位。此时，R1、R2并联。

R并=R1R2/(R1＋R2)=
48.4Ω×96
.8Ω/(48.4Ω＋96
.8Ω)=32.3Ω

Q===539442.7J
6、解：（1）I===0.18A；
（2）W=P1,2t=0.8KW×0.5h=0.4KWh；
（3）P=840W，R===57.2Ω。
7、【解析】（1）由电路图可知，当S拔至3时，R1、R2、R3串联，此时电路中的电阻最大，
由P=可知，在电源的电压不变时，此时电路的电功率最小，温度最低；
（2）当S拔至1时，电路为R1的简单电路，此时电路的电功率最大为P最大===90W；
（3）当S拔至3时，R1、R2、R3串联，P3=45W，电路的总电阻为R===28.8Ω，
R3的阻值为R3=R-R1-R2=28.8Ω-14.4Ω-3.6Ω=10.8Ω．
答：（1）当S拔至3时，保温箱的温度最低；（2）加热的最大功率为90W；（3）R3的阻值为10.8Ω．
8、【解析】（1）改装前，一盏路灯每晚需要消耗电能W=Pt=0.04kw×10h=0.4kw h；
答：改装前，一盏路灯每晚需要消耗电能0.4kw h．
（2）每盏灯泡的电阻R===1210Ω；总电阻R总=1210Ω+1210Ω=2420Ω；
改装后两灯的总功率是P总===20W；∵P总＜40W∴省电．
答：改装后两灯的总功率是20W，比原来省电．
（3）声控和光控开关是同时控制电路，可以看出两开关是串联的，故选D．
(
第
1
页
共
14
页
)