1、专训专训2 2：多挡位电热器的计算多挡位电热器的计算习题课习题课第十八章第十八章 电能电能 电功电功由公式由公式 可知，可知，电热器的电阻越小，其功率越大，电热器的电阻越小，其功率越大，挡位越高。挡位越高。(1)对于并联电路来说，接入的电阻个数越多，挡位越对于并联电路来说，接入的电阻个数越多，挡位越 高。对于串联电路来说，接入的电阻个数越多，挡高。对于串联电路来说，接入的电阻个数越多，挡 位越低。位越低。(2)电热器的总功率等于每个电阻丝的功率之和。电热器的总功率等于每个电阻丝的功率之和。2UPR1训练角度训练角度并联型多挡位并联型多挡位【中考中考广东广东】如图是某款有加热和保温功能的电如图是
2、某款有加热和保温功能的电热饮水机电路原理图，机内有温控开关热饮水机电路原理图，机内有温控开关S0。该饮。该饮水机的部分参数已知：额定电压为水机的部分参数已知：额定电压为220 V，加热时，加热时的总功率为的总功率为880 W，保温时的功率为，保温时的功率为40 W，R1、R2为加热电阻丝。假设它们的阻值不变，计算结为加热电阻丝。假设它们的阻值不变，计算结果若不能整除，保留果若不能整除，保留一位小数，求：一位小数，求：例例1(1)当当S和和S0闭合时，饮水机处在什么状态？此时电路闭合时，饮水机处在什么状态？此时电路的总电流是多大？的总电流是多大？(2)在加热状态下，电阻丝在加热状态下，电阻丝R1
3、、R2的阻值为多少？的阻值为多少？(3)傍晚用电高峰期，若实际电压只有傍晚用电高峰期，若实际电压只有200 V时，饮水时，饮水机加热的实际总功率是多大？机加热的实际总功率是多大？【解解】(1)当开关当开关S、S0闭合时，两电阻并联，电路中的总电阻闭合时，两电阻并联，电路中的总电阻 最小，由最小，由PU2/R可知电热饮水机功率最大，处于可知电热饮水机功率最大，处于 加热状态。此时电路的总电流加热状态。此时电路的总电流(2)饮水机保温时电路为饮水机保温时电路为R2的简单电路，的简单电路，电阻电阻 饮水机加热时两电阻并联，饮水机加热时两电阻并联，电阻电阻880W=4A220VPIU加加热热。222(
4、220V)=121040WURP 保保温温。2211(220V)=57.6880W40WURP。(3)R1和和R2并联的总电阻并联的总电阻 当电路两端电压为当电路两端电压为200 V时，饮水机在加热状态的实时，饮水机在加热状态的实 际功率际功率22(220V)=55880WURP 加加热热，22(200V)=727.3W55UPR 实实加加热热。【中考中考泰安泰安】如图所示是某型号电压力锅工作电路】如图所示是某型号电压力锅工作电路简图，下表是其部分参数。接通电路后，开关简图，下表是其部分参数。接通电路后，开关S自动自动与触点与触点a、b接通，接通，1挡加热器开始加热。挡加热器开始加热。【同类变
5、式同类变式】1.额定电压额定电压/V2201挡加热器额定功率挡加热器额定功率/W5502挡加热器额定功率挡加热器额定功率/W110保压温度保压温度/102最大容积最大容积/dm33当锅内混合物质温度达到当锅内混合物质温度达到102 时，开关时，开关S自动与自动与a、b断开，并与触点断开，并与触点c接通，接通，2挡加热器工作，此时锅内挡加热器工作，此时锅内混合物质温度不变，保持锅内压强不变，进入保压状混合物质温度不变，保持锅内压强不变，进入保压状态。现将质量为态。现将质量为2.0 kg，初温为，初温为36 的混合物质放入的混合物质放入压力锅中，接通电路使其正常工作压力锅中，接通电路使其正常工作2
6、0 min。假设加热。假设加热器产生的热量全部被混合物质吸收，混合物质的比热器产生的热量全部被混合物质吸收，混合物质的比热容为容为c4.0103 J/(kg)。求：。求：(1)R1、R2的阻值。的阻值。(2)电压力锅加热多少电压力锅加热多少s后开始保压？后开始保压？(3)电压力锅最后电压力锅最后2 min内消耗的电能。内消耗的电能。【解解】(1)开关开关S与触点与触点a、b接通时，接通时，R1与与R2并联，电饭锅处于并联，电饭锅处于 1挡加热状态；开关挡加热状态；开关S自动与自动与a、b断开并与触点断开并与触点c接接 通时，电路为通时，电路为R2的简单电路，电饭锅处于的简单电路，电饭锅处于2挡
7、加热挡加热 状态。状态。1挡加热时，挡加热时，R1消耗的电功率：消耗的电功率：P1P加热加热1 P加热加热2 550 W110 W440 W，R1、R2的阻值分别为：的阻值分别为：2222(220V)=440110WURP 加加热热；2211(220V)=110,440WURP(2)当锅内混合物质温度达到当锅内混合物质温度达到102 时，开始保压，混时，开始保压，混合物质温度升高到合物质温度升高到102 时所吸收的热量：时所吸收的热量：Q吸吸cm(tt0)4.0103 J/(kg)2 kg(102 36)5.28105 J，因加热器产生的热量全部被混合物质吸收，从加热因加热器产生的热量全部被混
8、合物质吸收，从加热 到保压的时间：到保压的时间：(3)由于电压力锅正常工作时间为由于电压力锅正常工作时间为20 min，所以电压力，所以电压力锅最后锅最后2 min处于保压状态，则消耗的电能：处于保压状态，则消耗的电能：WP加热加热2t110 W260 s1.32104 J。515.28 10 J=960s=16min550WQtP吸吸加加热热；2训练角度训练角度串联型多挡位串联型多挡位【中考中考重庆重庆A】小明家的电饭锅的额定电压为】小明家的电饭锅的额定电压为220 V，“煮饭煮饭”时额定功率为时额定功率为1 210 W，简化电路如图甲所示，简化电路如图甲所示，S1为温控开关，发热电阻为温控
9、开关，发热电阻R1与与R2的阻值不随温度变化，的阻值不随温度变化，电阻电阻R2在在“保温保温”状态与状态与“煮饭煮饭”状态的功率之比为状态的功率之比为1 16，求：，求：例例2(1)正常正常“煮饭煮饭”状态，通过电饭锅的电流为多少安？状态，通过电饭锅的电流为多少安？(2)电阻电阻R1的阻值为多少欧？的阻值为多少欧？(3)某天傍晚，小明关闭家里其他用电器，只让某天傍晚，小明关闭家里其他用电器，只让“保温保温”状态的电饭锅工作，发现自家电能表状态的电饭锅工作，发现自家电能表(如图乙所示如图乙所示)指示灯每闪烁指示灯每闪烁4次所用的时间为次所用的时间为48 s。则。则R2两端的实两端的实际电压为多少
10、伏？际电压为多少伏？【解解】(1)由由PUI可得，当电饭锅处于煮饭状态，可得，当电饭锅处于煮饭状态，(2)电阻电阻R2在在“保温保温”状态与状态与“煮饭煮饭”状态的功率之比状态的功率之比 为为1 16，则，则I保保2R2 I煮煮2R21 16，I保保 I煮煮1 4，即即所以所以R13R2，所以所以R13R2120。1210W=5.5A;220VPIU1221 4UURRR，22220V220V401210WURP，(3)指示灯闪烁指示灯闪烁4次所消耗的电能次所消耗的电能 由由 得，得，U2P(R1R2)250 W160，所以所以643.6 104J=1.2 10 J;1200W41.2 10
11、J=250W,48sWPt=2UPR 221250V4UUURRR。【中考中考苏州苏州】如图是某家用电热水器的简化电路图，】如图是某家用电热水器的简化电路图，温控开关温控开关S可根据水温自动切换加热和保温两种状可根据水温自动切换加热和保温两种状态，态，R1、R2是发热电阻，热水器主要参数如下表。是发热电阻，热水器主要参数如下表。水的比热容为水的比热容为4.2103 J/(kg)(1)开关开关S跳至跳至_触点位置时，热水器进入保温触点位置时，热水器进入保温状态。水箱内装满水时，水的质量为状态。水箱内装满水时，水的质量为_kg。1.【同类变式同类变式】额定电压额定电压220 V容积容积30 L加热
12、功率加热功率2 000 W保温功率保温功率800 W30b(2)R2的阻值为多大？的阻值为多大？(3)水箱中装满初温为水箱中装满初温为25 的水，加热使温度升高到的水，加热使温度升高到55，水需要吸收多少热量？，水需要吸收多少热量？(4)在上述加热状态下，热水器正常工作在上述加热状态下，热水器正常工作35 min需消需消耗多少电能？加热效率是多少？耗多少电能？加热效率是多少？【解解】(2)当开关当开关S跳至跳至a触点位置时，只有电阻触点位置时，只有电阻R1接入电路，接入电路，由由 可知，可知，开关开关S跳至跳至b触点位置时，两电阻串联，由触点位置时，两电阻串联，由 可可 知知 解得解得R236
13、.3；(3)水吸收的热量水吸收的热量Qcmt4.2103 J/(kg)30 kg (55 25)3.78106 J；2UPR221220V=24.22000WURP 加加热热（），2UPR22122220V800W=24.2UPRRR 保保温温（），即即，(4)加热状态下，热水器正常工作加热状态下，热水器正常工作35 min需消耗电能需消耗电能 WP加热加热t2 000 W3560 s4.2106 J。加热效率加热效率663.78 10 J100%100%90%4.2 10 JQW。3训练角度训练角度混合型多挡位混合型多挡位【中考中考重庆重庆B】小亮家新装了一台智能电热马桶盖，】小亮家新装了一
14、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、低他查阅使用说明书发现便座加热电路有高、中、低三挡并可手动调节，其额定电压为三挡并可手动调节，其额定电压为220 V，低温挡、，低温挡、中温挡的额定功率分别为中温挡的额定功率分别为22 W和和44 W。利用所学知。利用所学知识他设计了一个等效电路图，如图所示，用两定值识他设计了一个等效电路图，如图所示，用两定值电阻电阻R1和和R2表示两电热丝，单刀双掷开关表示两电热丝，单刀双掷开关S2可接可接a或或b。当它接入家庭电路中正常工作时：当它接入家庭电路中正常工作时：例例3(1)低温挡加热的电流多大？低温挡加热的电流多大？(2)中温挡加热中
15、温挡加热5 h，消耗多少度电？，消耗多少度电？(3)高温挡加热的额定功率是多少瓦？高温挡加热的额定功率是多少瓦？【解解】(1)由由PUI可得，低温挡加热的电流：可得，低温挡加热的电流：(2)中温挡加热中温挡加热5 h消耗的电能：消耗的电能：WP中温中温t44103 kW5 h0.22 kWh0.22度；度；22W=0.1A220VPIU低低温温；(3)当开关当开关S1闭合、闭合、S2接接b时，电路为时，电路为R1的简单电路，马的简单电路，马桶盖处于中温挡，桶盖处于中温挡，R1的阻值：的阻值：当开关当开关S1断开、断开、S2接接b时，时，R1与与R2串联，马桶盖处于串联，马桶盖处于低温挡，则电路
16、中的总电阻：低温挡，则电路中的总电阻：R2的阻值：的阻值：R2RR12 200 1 100 1 100，当开关当开关S1闭合、闭合、S2接接a时，时，R1与与R2并联，电热马桶盖并联，电热马桶盖处于高温挡，且处于高温挡，且R1与与R2的功率相等，则高温挡时的的功率相等，则高温挡时的额定功率为：额定功率为：P高温高温2P中温中温 244 W88 W。221220V=110044WURP 中中温温（），22220V=220022WURP 低低温温（），【中考中考南平南平】如图甲所示是某型号电热加湿器的原】如图甲所示是某型号电热加湿器的原理图，如表为其部分技术参数。理图，如表为其部分技术参数。R1、
17、R2为发热电阻，为发热电阻，且且R23R1，S为旋转型开关，为旋转型开关，1、2、3、4为触点，为触点，通过旋转开关通过旋转开关S可实现可实现“关关”“低挡低挡”“高挡高挡”之间的转换之间的转换(低挡为小功率加热，高挡为大功率加热低挡为小功率加热，高挡为大功率加热)。【同类变式同类变式】1.额定电压额定电压220 V高挡发热功率高挡发热功率400 W水箱容积水箱容积3 L适用面积适用面积2040 m2(1)加湿器需在高挡加热，开关加湿器需在高挡加热，开关S应旋转至触点应旋转至触点_(填填“1、2”“2、3”或或“3、4”)位置；位置；(2)电阻电阻R1的阻值；的阻值；(3)加湿器处于低挡位置时
18、的发热功率；加湿器处于低挡位置时的发热功率；(4)如图乙所示是某次使用加湿器工作如图乙所示是某次使用加湿器工作30 min的图象，的图象，请计算加湿器消耗的请计算加湿器消耗的总电能。总电能。3、4(2)由题图乙知，高挡发热功率：由题图乙知，高挡发热功率：P高高400 W，由由 可知可知R1的阻值：的阻值：(3)由题知，由题知，R23R1，低挡位置时的发热功率：，低挡位置时的发热功率：(4)由题图乙知，工作由题图乙知，工作30 min时，其中高挡加热时，其中高挡加热10 min，低挡加热低挡加热20 min，所以加湿器消耗的总电能：，所以加湿器消耗的总电能：WW高高W低低P高高t高高P低低t低低
19、400 W1060 s100 W2060 s3.6105 J。【解解】2UPR221220V=121400WURP 高高（）。222121220V=100W44 121UUPRRR 低低（）。4训练角度训练角度混合型多挡位混合型多挡位【中考中考临沂临沂】一种家用调温式电熨斗，工作过程中】一种家用调温式电熨斗，工作过程中电源电压恒为电源电压恒为220 V，电熨斗金属底板质量为，电熨斗金属底板质量为500 g。如图是它的工作电路，发热部分由调温电阻如图是它的工作电路，发热部分由调温电阻R和定值和定值电阻电阻R0组成组成(电阻值均不受温度影响电阻值均不受温度影响)。调温电阻最大。调温电阻最大阻值为阻
20、值为110，预热时电熨斗以最大功率正常工作，预热时电熨斗以最大功率正常工作100 s可使金属底板的温度由可使金属底板的温度由20 升高到升高到220 金属金属底板的比热容为底板的比热容为0.44103 J/(kg)，假设电熨斗发，假设电熨斗发热体放出的热量全部被金属底板吸收热体放出的热量全部被金属底板吸收，则：，则：例例4(1)预热时金属底板吸收的热量是多少？预热时金属底板吸收的热量是多少？(2)电熨斗的最大功率是多少？电熨斗的最大功率是多少？(3)定值电阻定值电阻R0的阻值是多大？的阻值是多大？(4)电熨斗调温过程中，电路中电熨斗调温过程中，电路中 的最小电流是多少？的最小电流是多少？【解解
21、】(1)金属底板吸收的热量金属底板吸收的热量Qcmt0.44103 J/(kg)0.5 kg(220 20)4.4104 J。(2)电熨斗的最大功率电熨斗的最大功率P最大最大W/t 440 W。(3)当调温电阻接入电路中的电阻为零时，只有定值电当调温电阻接入电路中的电阻为零时，只有定值电阻阻R0连入电路，电熨斗的功率最大，定值电阻连入电路，电熨斗的功率最大，定值电阻(4)当调温电阻接入电路中的电阻当调温电阻接入电路中的电阻R110 时，电熨斗时，电熨斗的功率最小，总阻值的功率最小，总阻值R总总RR0110 110 220，电路中的电流，电路中的电流44.4 10 J100s220220V=110440WURP 最最大大（）。220V=1A220UIR 最最小小总总。
