电学压轴题之电加热器的多档位问题

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1、2013年中考物理试题电学压轴题之电加热器的多档位问题1、（2013重庆A卷）图l6甲为一款有高、低温两档的家用蒸汽电熨斗，其电路原理如图16乙所示，R1、R2为电热丝，其额定电压均为220V。电路的工作原理是：当S，闭合，S2断开时，电熨斗处于低温档；当S1、S2都闭合时，电熨斗处于高温档。正常工作时高温挡的电功率为1980W。(电源电压保持不变，不计电热丝电阻随温度的变化) (1)电熨斗正常工作时，在高温档状态下电路中的总电流是多大?R1的电阻为多少? (3)若电热丝R2烧毁了，要使电路恢复 (2)若电热丝R2的电阻为44，则电热丝正常工作，小楠设计了这样一个方案：来源:学+科+网 小楠方

2、案：用两根都是“220V 550W”的电热丝并联替代R2。 请你通过计算和分析，对小楠的方案作出评价。（1）电熨斗工作时，电流流过电阻产生热量，对水加热，使水汽化为蒸汽，因此电热丝是利用电流的热效应工作的；由电路图知，当闭合S1、S2闭合时，两电阻丝并联，电路电阻最小，电源电压U一定，由P=可知此时电路功率最大，电熨斗处于高温挡；由P=UI可得，1800W=220VI，所以在高温档状态下电路中的总电流I=9A（2）由电路图知：当S1闭合，S2断开时，电阻R1和R2组成的是一个并联电路；U=U1=U2=220VI2= =5AI1= I- I2=9A -5A =4 AR1= = =55（3）小楠方

3、案：用一根都是“220V 550W”的电热丝的电阻为R3R3= =88用两根的电热丝R3并联后总电阻是44，其总功率为1100W，正常工作时符合要求。但当其中一根的电热丝烧坏，电路仍能工作，但P3=550W1100W，且不能及时发现加以排除，可见小楠方案也不是最佳方案。2、(2013黄冈）电热加湿器工作原理：加湿器水箱中部分水通过进水阀门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气中，从而提高空气湿度。下表是某同学设计的电热加湿器部分参数，其发热电路如图所示，R1、R2为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触点，S为旋转型开关，实现关、低、高档的转换。 (1)若加热前水温为20

4、，电热槽内气压为标准大气压，从加热到沸腾最短时间为3分钟，则电热槽中水的质量是多少千克？（不计热损失，c水=4.2 x103J/( kg)，结果保留两位小数）额定电压220V额定最大发热功率400W水箱容积4L适用面积4060m2 (2)加湿器在低档时的发热功率；(3)对于需要制冷的室内，电热加湿器会使其气温升高，请提出一条改进的建议。1）不计热损失，有：Q1= Q2 P1t= cm(t2t1)400W360s=4.2103J/（kg）m(100-20) m=0.21kg（2）电热加湿器在高档时，R2被短路，电路中只有R1 ，故有P1=UI1=电热加湿器在低档时，R1和R2串联，总电阻R=2R

5、1，有P2= UI2=则 =0.5，P2=0.5 P1=0.5400W=200W（3） 可以降低电热槽内气压 其他正确解答均可3、（2013泰州）图16所示是一种电热水龙头，图17是它的电路简图。旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，从而控制流出的水为冷水、温水或热水。已知R1、R2是电热丝，R2=55，温水档的电功率是2.2kw。试回答或求解下列问题：图16图17（1）S旋到_位置时，水龙头流出温水；S旋到_位置时，水龙头流出热水。（选填“1”、“2”或“3”）（2）电热丝R1的阻值是多大？（3）S旋到热水档时，电路中的总电流是多大？答案：（1）2 、 3 （2）22欧（3）14A解析

6、：（1）当开关处于位置2时，只有电阻R1接入电路，电路电阻最大，根据P=可知：此时功率最小，可见此时放出的是温水；当开关处于位置3时，电阻R1和R2并联接入电路，电路电阻最变小，根据P=可知：此时功率最小，所以此时放出的是热水；（2）P=UI=可知，温水功率P温水=2.2kW=2200W，R1=22；（3）S旋到热水档时，电阻R1和R2并联接入电路，根据欧姆定律得：I1=10A，I2=4A，所以，I=I1+I2=10A+4A=14A4、（2013锦州）某学校食堂有一个电水壶的铭牌如表所示如图是电水壶的电路图，R为加热器，当温度较低时，温控开关S处于闭合状态，加热器加热当水沸腾后，会自动断开进入

7、保温状态从而实现了自动温度开关控制若加热器电阻阻值不随温度变化而改变，且此时的大气压为1标准大气压则：额定电压220V额定功率4400W水壶装水质量10kg频率50Hz（1）电水壶正常工作时，其加热电阻的阻值是多大？（2）若电水壶产生的热量全部被水吸收，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=4.2103J/（kg）（3）当电水壶处于保温状态时，通过加热器的电流是1A，此时电阻R0的电功率是多少？解答：（1）由P=可得，加热电阻的阻值：R=11；（2）标准大气压下水的沸点是100，水吸收的热量：Q吸=cm（tt0）=4.2103J/（kg）10kg（10023）=3.2

8、34106J，电水壶产生的热量全部被水吸收，W=Q吸=3.234106J，W=Pt，加热时间：t=735s；（3）当S断开时，R与R0串联，处于保温状态，由欧姆定律可得，R两端的电压：UR=IR=1A11=11V，串联电路中总电压等于各分电压之和，R0的电压：U0=UUR=220V11V=209V，此时电阻R0的电功率：P0=U0I=209V1A=209W答：（1）电水壶正常工作时，其加热电阻的阻值是11；（2）若电水壶产生的热量全部被水吸收，现将一满壶23的水在标准大气压下烧开需要735s；（3）当电水壶处于保温状态时，通过加热器的电流是1A，此时电阻R0的电功率是209W5、（2013南通

9、）如图所示是家用饮水机的工作原理电路，其中S是温度控制开关，当水温升高到一定温度时，饮水机从加热状态自动切换到保温状态，已知电阻R0=55，R=2365.（1）当开关S处于“2”挡时，通过电阻R和R0的电流强度各为多大？（2）当开关S分别处于“1”挡和“2”挡时，饮水机的总功率各是多少？来源:（3）请判断当开关S处于“1”挡时，饮水机处于加热状态还是保温状态？简述理由。（1）当开关S处于“2”挡时，R被短路，IR=0 I 0=U/R0=220V/55=4A （2）当开关S处于“1”挡时，R与R0串联，饮水机的总功率 P1=U2/（R0+R）=（220V）2/（2365+55）=20W 当开关S

10、处于“2”挡时，只有R0工作，饮水机的总功率 P2=U2/R0=（220V）2/55=880W （3）当开关S处于“1”挡时，饮水机处于保温状态 当开关S处于“1”挡时，饮水机的总功率远远小于开关S处于“2”挡时的总功率。6、（2013衢州）电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点，是现代人喜欢的厨房用具。图甲是某品牌电压力锅的简化电路图，R1为加热电阻，R2为保温电阻，S1为电源开关，S2为压力开关。加热时S2与触点a接通，R1工作；保温时S2与触点b接通，R2工作。电压力锅的其他参数见铭牌。(1)当电压力锅内的气压达到设定值时水沸腾。此时，水的温度_100(选填“”、“”或 “”)。(2)计算保

11、温电阻R2正常工作时的阻值。电压力锅的铭牌额定电压220伏加热功率1000瓦保温功率100瓦气压设定值175千帕 （3）图乙表示电压力锅工作时电功率与时间的关系。阴影部分面积表示_，并列式计算它的大小。 (1) (2) 保温时S2与触点b接通，R2工作；R2U2/P保温(220伏)2/100瓦484欧姆 (3)电压力锅加热10分钟消耗的电能(或电功) WPt1000瓦600秒6105焦 7、（2013绥化）某种电热水器，其电路图如下，R1为发热板，R2为保温电阻，Sl是温控开关。当电热水器处于加热状态时水被加热，达到设定温度时，S1自动断开，热水器处于保温状态时，已知电阻R1=50，R2=45

12、0。求：（1）热水器内装有质量为2kg的水，当水的温度从20升高到40对，这些水吸收的热量是多少？（2）当电热器处于加热状态时，电路中的电流是多大？（3）当热水器处于保温状态时，R1的电功率为多少？Q吸=cm（tt0）=4.2103J/（kg）2kg（4020）=1.68105J 热水器加热时，只有R1工作，电路的电流：I加热=U/R1=220V/50=4.4A当热水器处于保温状态时，R1与R2串联，电路的电流：I保温=U/（R1+R2）=220V/500=0.44AR1的电功率P1=I保温2R1=(0.44A)250=9.68W答案：(1)1.68105J (2)4.4A (3)9.68W8

13、、（2013柳州）学习了电学知识后，小亮研究家中具有保温功能的电饭锅，画如电饭锅的电路原理图如图l6所示，电饭锅的铭牌上部分内容如下表。 (1)R1、R2中哪个是加热电阻?要使电饭锅加热，开关S闭合还是断开? (2)电饭锅正常加热时，电路的电流是多大? (3)电路中电阻R1、R2的阻值各是多大?保温时，R1、R2产生的电热之比是多少?解：（1）当开关S闭合时，R2被短路，电路的总电阻最小，根据P=U2/R，这时功率最大，这时电饭锅处于加热状态，R1为加热电阻。（2）电饭锅正常加热时，电路的电流：I加热=P加热/U=1100W/220V=5A(3)电饭锅正常加热时，只有R1工作，R1=U2/P加

14、热=(220V)2/1100W=44电饭锅保温时，R1与R2串联，R总=U2/P保温=(220V)2/44W=1100R2=R总R1=110044=1056电饭锅保温时，R1与R2串联，I1=I2=I它们产生电热之比Q1:Q2=W1:W2=I12R1t:I22R2t=R1:R2=44：1056=11:2649、（2013苏州）某型号的家用电饭煲有两挡，其原理如图所示“1”挡是保温焖饭，“2”挡是高温烧煮若已知电阻R0=44，R=2156，求：(1)当开关S置于“1”挡时，电路中的电流I1和R0两端的电压U0；(2)当开关S置于“2”挡时，电饭煲高温烧煮的功率P答案：(1)0.1A 4.4V (

15、2)1100W解：(1)当开关S置于“1”挡时，R与R0串联电流I1=U/(R+R0)=220V/(2156+44)=0.1AR0两端的电压:U0=I1R0=0.1A44=4.4V(2) 当开关S置于“2”挡时,电路中只有R0工作 电饭煲高温烧煮的功率：P=U2/R0=（220V）2/44=1100W10、(2013山西）电压力锅是一种新型家用电器，集高压锅与电饭锅优点于一体，既安全又环保。图20是某型号电压力锅工作电路简图，右表是其部分参数。其中R1是主加热器，R2是保压加热器。接通电路后，开关s自动与触点a、b接通，开始加热。当锅内温度达到105时，开关S自动与a、b断开，并与触点c接通，

16、开始保压，此时锅内水温不变，且未沸腾。现将3L初温为25的水加入压力锅中，接通电路使其正常工作30min。已知消耗的电能有90被有效利用，水的比热容为42103J(kg)。求： (1)电压力锅在加热状态时的电流。 (2)电压力锅多少秒后开始保压? (3)电压力锅在此30min内消耗的电能。 11、（2013永州）小芸爸爸在商店选中一款速热式电热水器，小芸阅读说明书后知道该电热水器的额定功率是4400W额定电压是220V，工作电路图如图所示（图中R是给水加热的电阻），小芸向爸爸指出该电热水器夏天4400W的额定功率过大，浪费电能，冬天4400W的额定功率过小，不能满足人对热水的需要两人交流讨论后

17、根据自家的实际情况，从节约、低碳、环保的角度，提出了以下选购要求：该电热水器额定电压是220V；夏天额定功率是2200W，春、秋两季额定功率是4400W，冬季额定功率是6600W求：（1）如图所示，该电热水器正常工作15min，加热电阻R消耗的电能？（2）如图所示，该电热水器正常工作时，电路中电流强度是多大？（3）请你用两个加热电阻R1，R2和两个开关S1，S2设计出符合小芸以上、两个选购要求的电热水器加热工作电路图（画在答题卡的指定位置），并计算出加热电阻R1和R2的阻值各是多大？解：（1）正常工作15min加热电阻R消耗的电能：W=Pt=4400W1560s=3.96106J；（2）由P=

18、UI可得，电热水器正常工作时电路的电流强度：I=20A；（3）由题意可知，两加热电阻并联，分别用一个开关控制电路，如下图所示：夏季：只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，总功率P1=2200W，由P=可得：R1=22，春、秋两季：只闭合开关S2时，电路为R2的简单电路，总功率P2=4400W，则R2=11，冬季：同时闭合开关S1和S2，总功率P总=P1+P2=2200W+4400W=6600W答：（1）该电热水器正常工作15min，加热电阻R消耗的电能为3.96106J；（2）该电热水器正常工作时，电路中电流强度是20A；（3）符合小芸以上、两个选购要求的电热水器加热工作电路图如上图所示，加

19、热电阻R1和R2的阻值分别为220、1112、（2013龙东）学校为班级新买的饮水机的电路图如图所示，铭牌如表示数S是手动开关，S1是温控开关，当S闭合后，热水箱内的水温低于60时S1就自动闭合，水温高于90时S1就自动断开，因此这台饮水机有“加热”和“保温”两档功率，在“加热”时，流过电阻R2的电流为 A，R1的电阻值为 水桶容积20L热水箱水量1L额定电压220V加热功率484W保温功率44W解：温控开关S1断开，处于保温状态，这时只有R2工作，通过R2的电流I2=P保温/U=44W/220V=0.2A而不管饮水机处于加热还是保温状态，R2都工作，其两端电压不变，所以通过R2的电流不变，仍然是0.2A。根据欧姆定律可计算R2的阻值，R2=U/I2=220V/0.2A=1100当温控开关S1闭合时，处于加热状态，这时R1和R2并联，R总=U2/P加热=(220V)2/484W=100根据并联电路电阻的关系，1/R总=1/R1+1/R21/100=1/R1+1/1100 可解得R1=110说明：本题还有其它解法，本题虽是一道填空题，但难度不小，网上有一种解析版答案和过程是错误的。8