2022年中考物理复习培优讲义 17-7多挡位问题（知识点+培优练习）.doc

1、微专题 17-7多挡位问题 知识解读 一、基本概述 1、用电器的多挡位问题是集电热、电功、电功率于一体的综合性问题，是电学问题的重点 和难点。 2、主要类型包括用电器的多挡位问题、电热器的多挡位问题。 二、解答关键 弄清楚用电器的工作特点，不同挡位对应的功率、电流、电阻等物理量。例如：豆浆机工 作时主要包括加热和打浆两个过程、全自动洗衣机工作时主要包括洗衣和脱水两个过程、 电吹风工作时主要明确是吹冷风还是吹热风等。 解答电热器类问题需要把握好两个关键点。 关键点一：正确判断出电热器的挡位 一般来说，电热器通常有“高温挡” “中温挡”和“低温挡” ，根据电功率的公式PU 2 R 可 知，当电压一

2、定时，电阻越大，电功率越小，电阻越小，电功率越大，所以高温挡总电 阻最小，低温挡总电阻最大。 关键点二：明确不同挡位的电热器结构 1、短路式：如图甲所示，两个电阻 串联，用开关 S1与其中的一个电 阻并联，当两个开关都闭合时， 电阻R2短路， 只有一个电阻工作， 此时为高温挡；当开关 S 闭合、S1断开时，两个电阻串联，总电阻最大，为低温挡。 2、单刀双掷式：如图乙所示，将主要工作电阻R1放在干路上，一条支路只用导线，另一条 支路连接附加电阻。当开关 S 掷向附加电阻支路时，两电阻串联，为低温挡；当开关 S 掷向纯导线支路时，只有主要电阻R1工作，为高温挡。 3、并联式：如图丙所示，两个电阻并

3、联，用开关 S1控制两个电阻，开关 S2控制其中的电阻 R2，当开关 S1、S2同时闭合时，两个电阻都工作，此时总电阻小，为高温挡；当开关 S1 闭合、S2断开时，只有电阻R1工作，此时总电阻大，为低温挡。 典例解读 类型一、电热器的多挡位问题 例 1、某保温电热水壶电路如图所示，S 是温控开关，电热水壶上标有“220 V、1000 W” 字样，保温时R1的电功率为 12.1 W，问： （不考虑温度对电阻阻值的影响） （1）当开关 S 接a时电热水壶处于保温状态还是加热状态？为什么？ （2）加热状态时，电热水壶正常工作的电流是多少？ （3）R1和R2的阻值各是多少？ 【答案】 （1）加热状态；

4、 （2）4.55 A； （3）48.4 ；391.6 . 【解析】(1)加热状态理由：由电路图可知，开关 S 接a时，电路为R1的简单电路；当开关 S 接b时， 电阻R1与R2串联。由PU 2 R 可知，当开关 S 接a时，电功率较大，电热水壶处于加热状态；当 开关 S 接b时，电功率较小，电热水壶处于保温状态。 (2)由PUI可得，电热水壶正常工作时的电流：IP 加热 U 1000 W 220 V 4.55 A。 (3)电热水壶处于加热状态时，电路为R1的简单电路，由PU 2 R 变形可得R1的阻值： R1 U 2 P加热 （220 V） 2 1000 W 48.4 ；电热水壶处于保温状态时

5、，R1与R2串联，由PI 2R 可知， 电路中的电流：I P1 R1 12.1 W 48.4 0.5 A，电路中的总电阻：R U I 220 V 0.5 A440 ， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，R2的阻值：R2RR1440 48.4 391.6 。 例 2、图为电热水器的简化电路，它有加热和保温功能R1和R2是两根电 热丝，S 为温控开关，1、2 为开关的两个触点，当水温低于某个下限 温度或高于某个上限温度时， S 在两个触点间自动切换， 使水温维持在 设定的范围已知热水器的加热功率为 400 W，保温功率为 100 W(忽 略温度对电阻的影响)，则电路中R2_.在使用过程中

6、，若 热水器连续工作 10 min 消耗电能 1.210 5 J，此过程中热水器的保温工作时间是 _s. 【答案】363； 400. 【解析】由电路图可知，开关与触点 1 连通时，电路为R1的简单电路，电热水器处于加热状态，由P U 2 R 可得，R1 U 2 P加热 （220 V） 2 400 W 121 ；开关与触点 2 连通时，R1与R2串联，电热水器处 于保温状态，电路的总电阻R U 2 P保温 （220 V） 2 100 W 484 ，因串联电路中总电阻等于各分电 阻之和，所以R2RR1484 121 363 ；热水器 10 min 消耗电能为 1.210 5 J， 则电热器的电功率

7、PW t 1.210 5 J 600 s 200 W，由于电热水器先加热后保温，设加热时间为 t1，则保温时间为 600 st1，则有WP加热t1P保温(600 st1)，即 1.210 5 J400 Wt1 100 W(600 st1)，解得加热时间t1200 s，保温时间t保温600 s200 s400 s. 类型二、用电器的多挡位问题 例 3、如图甲所示是某品牌电吹风机，图乙是其内部的电路简图，表 格中列出了有关参数。求： 型号SHZ2010624 热风温度5075 额定功率 热风时：1000 W 冷风时：120 W 额定电压220 V 质量0.5 kg （1）画出吹热风和冷风时的等效电

8、路图。 （2）计算吹热风时，通过电热丝的电流。 （3）某人用此电吹风机吹冷风 10 min，吹热风 5 min，共消耗多少电能。 例 4、如图甲是文文同学家新买的一台冷暖空调扇，其内部简化电路如图乙所示，R1、R2均 为发热电阻，R1的阻值为 110 ，是电动机开关 S1闭合后，当 S2接 1、2 时吹冷风； 当 S2接 2、3 时吹温风；当 S2接 3、4 时吹热风，此时空调扇的总功率为 1 100 W已知： 电源电压为 220 V,c冰2.110 3 J/(kg)求： (1)吹冷风时，在空调扇内加入冰袋会使吹出的风温 度变低若冰袋内冰的质量为 1 kg，温度从16 升高到6 时，冰从周围吸

9、收的热量是多少？ (2)吹冷风时， 电动机正常工作 1 h 消耗的电能为 0.11 kWh，此时通过电动机的电流是多少？ 【答案】 （1）见解析； （2）4 A； （3）3.7210 5 J. 【解析】 （1）电吹风吹热风时，电动机和电热丝并联，等效电路图如图甲所示；电吹风吹冷风时，只 有电动机工作，等效电路图如图乙所示。 (2)吹热风时，电热丝的功率：PRP热P冷1000 W120 W880 W，因并联电路中各支路两 端的电压相等，所以，由PUI可得，通过电热丝的电流：IRP R U 880 W 220 V4 A。 (3)由PW t变形可得消耗的电能：WP 冷t冷P热t热120 W1060

10、s1000 W560 s 3.7210 5 J。 (3)吹热风时，R2的电阻是多少？ 培优训练 一、选择题 1 1、如图所示，电阻R1R2，电源电压均为U，在相同 时间内，图甲电路中电阻产生的总热量为Q甲，图 乙电路中电阻产生的总热量为Q乙，图丙电路中电 阻产生的总热量为Q丙，图丁电路中电阻产生的总 热量为Q丁，则（） A、Q甲Q乙Q丙Q丁B、Q丁Q丙Q乙Q甲 C、Q丁Q乙Q甲Q丙D、Q甲Q丙Q乙Q丁 2 2、如图所示是加热器的电路图设电源电压保持不变，R1、R2均为发热电阻丝，通过开关 S1和 S2的通断组合， 可得到不同加热挡位 该加热器最大电功率是 12 W， 只闭合开关 S1时，加热器

11、的电功率是 8 W则下列判断正确的是() A、该加热器只有两个加热挡位 B、加热器两个发热电阻丝的阻值之比R1R213 C、加热器功率最大时，R1与R2的电流之比为 21 D、该加热器功率最小电功率是 8 W 3 3、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 图所示，则 下 列 说 法 正 确 的 是 () A、当开关 S1断开，S2接a时，电火锅使用的是高温挡 B、当电火锅使用中温挡正常工作时，电路中电流为 1 A C、当电火锅使用中温挡正常工作时，接入电路的电热丝的阻值为 11 D、用电火锅高温挡在额定电压下烧水 7 分钟，电流做功为 369 600 J

12、 4 4、在综合实践活动中，小明设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示R1和R2均为电热丝， 额定电压220 V 额定功率 高温挡中温挡低温挡 880 W440 W220 W 【答案】 （1）2.110 4 J； （2）0.5 A； （3）88 . 【解析】(1)由题意得温度变化量t6 (16 )10 冰吸收的热量Q吸c冰mt2.110 3 J/(kg)1 kg10 2.110 4 J (2)开关 S 闭合后，当 S2接 1、2 时吹冷风，此时只有电动机工作，电动机的功率： P冷W t 0.11 kWh 1 h 0.11 kW110 W 通过电动机的电流IP 冷 U 110 W 220 V0.5

13、 A (3)吹热风时，R1的功率P1U 2 R1 （220 V） 2 110 440 W 电阻R2的功率P2P总P冷P11 100 W110 W440 W550 W 由PU 2 R 得，R2的阻值R2U 2 P2 （220 V） 2 550 W 88 . S2是自动控制开关，可实现“低挡”“高挡”之间的转换饮水机工作时功率随时间的 关系图像如图乙所示下列说法正确的是() A、30 min 内电路消耗的总电能是 6.610 4 J B、饮水机工作时，通过电阻R1的电流为 0.5 A C、高温挡的功率为 220 W D、电阻R2的阻值为 110 二、填空题 1 1、如图所示，电源电压保持不变，R1

14、、R2、R3均为定值电阻，R1： R22：3，S 为单刀双掷开关。当 S 接到 1 时，电流表的示数 为 0.4A，R1消耗的功率为 P1，此时 R3消耗的功率为 1.6W；当 S 接到 2 时，R2消耗的功率为 P2，已知 P1：P232：27则电源 电压为_V，R1为_，R3为_ 2 2、电源电压均为U不变时，在相同的时间内，两电阻串联时总电阻最_，产生的总 热量最_，发热功率最_；两电阻并联时总电阻最_，产生的总热 量最_，发热功率最_。如果电热器处于两电阻串联的状态，则电热器一 般处于_（选填“高”“中”或“低”）挡位；如果电热器处于两电阻并联的状 态，则电热器一般处于_（选填“高”“

15、中”或“低”）挡位。 3 3、如图所示是电热水壶的工作电路图，闭合开关 S1，当电热水壶处于 加热状态时，开关 S2处于_状态。若电热水壶加热状态时的 功率为 1210 W，则电阻R1_。如果保温状态下电热水壶 的总功率是加热状态时的 10%，则R2的功率为_W。 4 4、某电饭锅内部电加热器原理电路如图所示，它有烧煮和保温两挡开关 S 断开时，电饭锅处于_挡；已知R1605 ，电饭锅烧煮时的功 率是保温时的 11 倍，则R2_. 5 5、如图甲是一款多挡位电炒锅，图乙是其内部简化 工作电路图，R1、R2、R3是加热电阻，其中R3的电 阻值为 60.5 .接通电源，只闭合开关 S1时电炒 锅的

16、功率为600 W， 再闭合S2电炒锅的功率为 1 000 W，则电炒锅的最大电功率为_W，加热电 阻R2的阻值为_. 6 6、如图甲是一种家用电暖器，图乙是其简化的电路图，已知R1R2，电暖器的部分参数如表 中所示闭合开关 S，要让电暖器处于第二挡工作，则应再将开关 _闭合；若电暖器在第二挡正常工作 10 min，则产生的热 量是_J. 额定电压220 V 功率选择 一挡950 W 二挡1 150 W 三挡2 100 W 三、计算题 1 1、某科技制作小组的同学利用两段阻值不同的电热丝R1和R2，设计成具有高、中、低三挡 位的电热器，电路图如图所示，其中R12R2。在安全情况下，用三挡分别给同

17、一容器中 质量均为 2 kg 的水加热。c水4.210 3 J/（kg） （1）低温挡的工作电阻阻值是；中温挡的工作电阻阻值是；高温挡的 工作电阻阻值是。 （2）电热器用中温挡工作时，电热器的效率是多少？ 2 2、多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图乙所示是某品 牌养生壶简化电路图。 水110 3 kg/m 3， c水4.210 3 J/ （kg） （1）开关 S1、S2处于什么状态，养生壶为高温挡？说明判断依 据。 （2）求R1的阻值。 （3）养生壶在低温挡工作时，求电路中的电流大小。 （4）在标准大气压下，使用高温挡将初温是 12 的一壶水烧开，若养生壶高温挡加

18、热效 电热器挡位额定电压额定功率水升高的温度加热时间 高温挡220 V10 6 min 中温挡220 V8 8 min 低温挡220 V100 W4 9 min 项目参数 电源电压/V220 低温挡功率/W275 中温挡功率/W550 高温挡功率/W1100 容积/L1 率为 80%，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。 3 3、下表为某型号双缸洗衣机的铭牌，请解答下列问题： （1）在额定电压下洗衣时，通过洗衣机的电流为多大？ （2）若洗衣用时 20 min，脱水用时 10 min，则该洗衣机消耗的电 能共是多少千瓦时？ 4 4、小明的妈妈为了改善早餐的营养搭配，买了一台全自动豆浆机，如图甲

19、所示。豆浆机的 主要结构：中间部位是一个带动刀头的电动机，用来将原料进行粉碎打浆；外部是一个 金属圆环形状的电热管，负责对液体加热煮沸，如图乙所示。下表是这个豆浆机的主要 技术参数，图丙所示是豆浆机正常工作做一次豆浆的过程 中电热管和电动机交替工作的Pt图象， 请解答下列问题： （1）由图丙可知，豆浆机中的电动机和电热管的连接方式是。电热管工作时把 电能转化为能。 （2）豆浆机电热管的电阻是多大？ （3）豆浆机正常工作做一次豆浆，总共消耗的电能是多少？ 额定电压220 V 频率50 Hz 洗衣功率330 W 脱水功率300 W 最大电流5 A 型号SYL624 额定电压220 V 频率50 H

20、z 电机功率120 W 加热功率1210 W 容量1000 mL 5 5、小亮家里的一款迷你电饭锅，电路图如图所示，额定电压为 220 V，电饭锅有加热和保 温两挡， “加热”时额定功率为 550 W，发热电阻R1和R2阻值不随温度变化，电阻R1在 “保温”状态和“加热”状态时功率之比为 1400.求： (1)正常“加热”状态，通过电饭锅的电流是多少？ (2)正常“加热”状态，通电 10 min 产生的热量是多少？ (3)R2的阻值是多少？ 微专题 17-7多挡位问题 例 1、 【答案】 （1）加热状态； （2）4.55 A； （3）48.4 ；391.6 . 【解析】(1)加热状态理由：由电

21、路图可知，开关 S 接a时，电路为R1的简单电路；当开 关 S 接b时，电阻R1与R2串联。由PU 2 R 可知，当开关 S 接a时，电功率较大，电热水壶处 于加热状态；当开关 S 接b时，电功率较小，电热水壶处于保温状态。 (2)由PUI可得，电热水壶正常工作时的电流：IP 加热 U 1000 W 220 V 4.55 A。 (3)电热水壶处于加热状态时，电路为R1的简单电路，由PU 2 R 变形可得R1的阻值： R1 U 2 P加热 （220 V） 2 1000 W 48.4 ；电热水壶处于保温状态时，R1与R2串联，由PI 2R 可知， 电路中的电流：I P1 R1 12.1 W 48.

22、4 0.5 A，电路中的总电阻：R U I 220 V 0.5 A440 ， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R2的阻值：R2RR1440 48.4 391.6 。 例 2、 【答案】363； 400. 【解析】由电路图可知，开关与触点 1 连通时，电路为R1的简单电路，电热水器处于加热 状态，由PU 2 R 可得，R1 U 2 P加热 （220 V） 2 400 W 121 ；开关与触点 2 连通时，R1与R2串联， 电热水器处于保温状态，电路的总电阻R U 2 P保温 （220 V） 2 100 W 484 ，因串联电路中总电 阻等于各分电阻之和，所以R2RR1484 121 3

23、63 ；热水器 10 min 消耗电能 为 1.210 5 J，则电热器的电功率PW t 1.210 5 J 600 s 200 W，由于电热水器先加热后保 温， 设加热时间为t1， 则保温时间为 600 st1， 则有WP加热t1P保温(600 st1)， 即 1.210 5 J400 Wt1100 W(600 st1)，解得加热时间t1200 s，保温时间t保温600 s200 s400 s. 例 3、 【答案】 （1）见解析； （2）4 A； （3）3.7210 5 J. 【解析】 （1）电吹风吹热风时，电动机和电热丝并联，等效电路图如图甲所示；电吹风吹冷 风时，只有电动机工作，等效电路

24、图如图乙所示。 (2)吹热风时，电热丝的功率：PRP热P冷1000 W120 W880 W，因并联电路中各支路 两端的电压相等，所以，由PUI可得，通过电热丝的电流：IRP R U 880 W 220 V4 A。 (3)由PW t变形可得消耗的电能：WP 冷t冷P热t热120 W1060 s1000 W560 s 3.7210 5 J。 例 4、 【答案】 （1）2.110 4 J； （2）0.5 A； （3）88 . 【解析】(1)由题意得温度变化量t6 (16 )10 冰吸收的热量Q吸c冰mt2.110 3 J/(kg)1 kg10 2.110 4 J (2)开关 S 闭合后，当 S2接

25、1、2 时吹冷风，此时只有电动机工作，电动机的功率： P冷W t 0.11 kWh 1 h 0.11 kW110 W 通过电动机的电流IP 冷 U 110 W 220 V0.5 A (3)吹热风时，R1的功率P1U 2 R1 （220 V） 2 110 440 W 电阻R2的功率P2P总P冷P11 100 W110 W440 W550 W 由PU 2 R 得，R2的阻值R2U 2 P2 （220 V） 2 550 W 88 . 培优训练 一、选择题 1、C 2、C 【解析】发热电阻丝R1和R2并联，由于电源电压保持不变，闭合 S1和 S2时电路总功率为P P1P2U 2 R1 U 2 R212

26、 W；只闭合 S 1时只有R1接入电路P1U 2 R18 W；只闭合 S 2时只有R2接入 电路P2U 2 R212 W8 W4 W；该加热器有 12 W、8 W、4 W 三个加热功率挡位，A 错误； P1 P2 U 2 R1 U 2 R2 R 2 R1 8 W 4 W 2 1，则 R1R212，B 错误；并联电路电流与电阻成反比，R1与R2的电流之 比为 21，C 正确；只闭合 S2时电路加热功率为 4 W，D 错误故选 C. 3、D 4、D 二、填空题 1、12;20;10 2、大少小小多大低高 3、闭合40108.9 4、保温60.5 【解析】由图可知，当开关 S 断开时，电路为R1的简

27、单电路，电饭锅处于保温挡；因电路 中总功率等于各用电器功率之和，且烧煮时的功率是保温时的 11 倍， 所以，两电热丝的功 率之比： P1 P2 P保温 P烧煮P保温 P保温 11P保温P保温 1 10， 由 PUIU 2 R 可得， 两电热丝的阻值之比： R1 R2 U 2 P1 U 2 P2 P 2 P1 10 1 ， 则R2 1 10R 1 1 10605 60.5 . 5、 1 800121 【解析】由题可知，电源电压为 220 V 时，电阻R1的功率为P1600 W，电阻R2的功率为P2 1 000 W600 W400 W，电阻R3的功率为P3U 2 R3 （220 V） 2 60.5

28、 800 W，电炒锅的最大电 功率为 1 800 W，加热电阻R2的阻值为R2U 2 P2 （220 V） 2 400 W 121 . 6、 S16.910 5 【解析】根据PU 2 R 可知，在电压不变时，电功率和电阻成反比，所以当电暖气处于二挡工 作时， 应该是只有电阻较小的R1工作， 所以应该闭合开关 S1； 电暖器在第二挡正常工作 10 min 产生的热量是QWPt1 150 W1060 s6.910 5 J. 三、计算题 1 1、 (1)484 242 161.3 (2)中温挡时只有R2工作，由(1)可知，R242 ，则P中U 2 R2 （220 V） 2 242 200 W，则W中

29、 P中t中200 W860 s9.610 4 J； 水吸收的热量：Qc水mt4.210 3 J/(kg)2 kg8 6.7210 4 J； 电热器的效率： Q W中 6.7210 4 J 9.610 4 J 70%。 解析 (1)根据PU 2 R 可知，并联电路中的电阻越小，电功率越大，由于R12R2，则只有R1 工作时为低温挡，当只有R2工作时为中温挡，当R1、R2并联同时工作时为高温挡。 低温挡的工作电阻：R1 U 2 P低 （220 V） 2 100 W 484 ； 中温挡的工作电阻：R21 2R 11 2484 242 ； 高温挡的工作电阻：由 1 R 1 R1 1 R2得，R R1R

30、2 R1R2 484 242 484 242 161.3 。 2 2、(1)由图知，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P U 2 R 可知，总功率最大，所以此时养生壶为高温挡。 (2)由图知，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PU 2 R 可 知，总功率最小，养生壶处于低温挡；当 S1，S2接A闭合时，只有电阻R1接入电路，养生壶 处于中温挡。 由PUI得，在中温挡正常工作时通过R1的电流为I1P 中 U 550 W 220 V2.5 A， 由IU R得，R 1的阻值：R1 U I1 220 V 2.5 A88 。 (

31、3)由PUI得，养生壶在低温挡工作时电路中的电流为I低P 低 U 275 W 220 V1.25 A。 (4)由m V变形可得水的质量：m 水V110 3 kg/m 31103 m 31 kg， 水吸收的热量：Q 吸c水m(tt0)4.210 3 J/(kg)1 kg(100 12 ) 3.69610 5 J， 由Q 吸 W 和WPt得，烧开一壶水需要的时间为t W P高 Q吸 P高 3.69610 5 J 1100 W80% 420 s。 3 3、(1)由公式PUI可得通过洗衣机的电流：I洗衣P 洗衣 U 330 W 220 V1.5 A。 (2)该洗衣机消耗的电能：WW洗衣W脱水P洗衣t洗

32、衣P脱水t脱水0.33 kW1 3 h0.3 kW1 6 h 0.16 kWh。 4 4、(1)并联内 (2)由题知，加热功率P11210 W，U220 V，由公式PU 2 R 变形得豆浆机的加热电阻：RU 2 P1 （220 V） 2 1210 W 40 。 (3)由图象可知，豆浆机正常工作做一次豆浆，电热管工作时间t19 min540 s，电动机 工作时间t22 min120 s，由公式PW t变形得豆浆机正常工作做一次豆浆消耗的电能：W P1t1P2t21210 W540 s120 W120 s6.67810 5 J。 5 5、解：(1)正常“加热”状态，通过电饭锅的电流IP 加热 U 550 W 220 V2.5 A (2)正常“加热”状态，通电 10 min 产生的热量QPt550 W1060 s3.310 5 J (3)正常“加热”状态，只有R1接入电路，由IU R得，R 1的电阻为R1U I 220 V 2.5 A88 电阻R1在“保温”状态与“煮饭”状态时的功率之比为 1400 即I 2 保R1I 2 加热R11400 所以I保I加热120 即 U R1R2 U R1120 所以R21 672