2024年中考物理突破题培优专题压轴培优专题15 电学中的档位问题（教师卷）

压轴培优专题15电学中的档位问题2024年中考物理【高分·突破】压轴题培优专题精练一、单选题1．如图所示是某加热器的电路图，电源电压为220V，R1、R2均为发热电阻丝。通过开关S1和S2的通断组合，可得到不同加热档位。其中加热档功率为4840W，保温档功率为400W。下列说法正确的是（）A．开关S1、S2都闭合时，加热器处于保温档B．发热电阻丝的阻值大小关系为R1<R2C．处于加热档时，R1的功率为400WD．保温5min，加热器需消耗2000J的电能【答案】B【详解】A．开关S1、S2都闭合时，两个电阻丝并联在电路中，此时电路中的电阻最小，根据知，此时电路消耗的电功率最大，那么加热器处于加热档，故A错误；B．由题意知，当开关S1闭合、S2断开时，加热器处于保温档，此时电路是只有R2工作的简单电路，则加热器处于加热档时，电路的总电阻根据并联电路的电阻特点得R1<R2故B正确；C．加热器处于加热档时，其总功率为4840W，那么电阻R1的功率P1=P加热-P保温=4840W-400W=4440W故C错误；D．保温5min，加热器消耗的电能W=P保温t=400W×5×60s=12000J故D错误。故选B。2．一款养生壶的有关参数如表所示，图甲为其简化电路图，和为阻值不变的电热丝。养生壶正常工作时，分别用低档位和高档位给质量为2kg的水加热，水温随时间变化的图像如图乙所示，水的比热容为。下列说法正确的是（）额定电压/V档位额定功率/W220低200高500A．闭合S断开时，养生壶处于高档位B．电热丝的阻值为242ΩC．使用低档位烧水时的加热效率为70%D．使用低档位烧水时的加热效率高于高档位【答案】C【详解】A．结合电路图，由可知，当S、S1闭合时，电路为R1和R2的并联电路，电路的电阻最小，功率最大；只闭合开关S时，电路为R2的简单电路，此时为低温档，故A错误；B．由表格数据和题意，R1正常工作时的功率为由可得，R1的电阻值为故B错误；CD．由图像可知，将2kg的水从50℃加热到60℃，低温挡的加热时间为10min，消耗的电能为W低=P低t低=200W×10×60s=1.2×105J低档位加热整个过程，水吸收的热量为Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(60℃-50℃)=8.4×104J低档位烧水时的加热效率为由图像可知，将2kg的水从50℃加热到70℃，高温挡的加热时间为6min，消耗的电能为W高=P高t高=500W×6×60s=1.8×105J高档位加热整个过程，水吸收的热量为高档位烧水时的加热效率为故C正确，D错误。故选C。3．如图所示是某同学设计的四档位（高温、中温、次中温、低温）电热水壶的电路图，R1和R2是两根阻值不同的电热丝（R1＜R2），S1、S2为档位开关（S1为单刀双掷开关）．当电热水壶处于高温档时，下列档位开关操作正确的是A．S1接a、S2断开 B．S1接b、S2闭合C．S1接b、S2断开 D．S1接a、S2闭合【答案】D【详解】试题分析：根据题意，处于高温档时，总功率应最大，由公式P=U2/R知，电源电压不变，此时总电阻最小，所以应使两电阻并联；S1接a、S2断开，电路中只有R1，A不符合题意；S1接b、S2闭合，电路中只有R2，B不符合题意；S1接b、S2断开，两电阻串联，C不符合题意；S1接a、S2闭合，两电阻并联，D符合题意，故选D．考点：电功率与电压、电流的关系4．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，通过开关通断组合，可得到不同加热档位．该加热器最大电功率为12W，只闭合开关S1时，加热器的电功率是8W．则下列判断正确的是A．该加热器只有两个加热档位B．加热器两个发热电阻丝的阻值之比R1∶R2=1∶3C．加热器功率最大时，R1与R2的电流之比为2∶1D．该加热器的最小电功率是8W【答案】C【详解】A．由电路图知道，R1与R2并联连接，且均有一个开关单独控制，这样电加热器能有三个加热档位，即R1单独工作、R2单独工作、R1和R2同时工作，故A错误；B．由电路图知道，开关S1、S2均闭合时，R1与R2并联，由于并联电路中总功率等于各用电器功率之和，所以，R2的发热功率是：P2=P-P1=12W-8W=4W，又因为并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由知道，两个发热电阻的阻值之比是：；故B错误；C．由于并联电路两端的电压相等，根据P=UI知道，加热器功率最大时，R1与R2的电流之比是：，故C正确；D．由于P1=8W，P2=4W，所以，当只有R2工作时，该加热器的电功率最小，即最小电功率是4W，故D错误．5．小阳在科技月制作了一个双档位电热器模型，为了分析接入电路的电阻对电热器的电功率的影响，他将各电表接入电路中，电路如图所示，电源两端电压不变，R1=30Ω。当开关S闭合，S1、S2断开时，电压表示数为U1，当S、S1、S2都闭合时，电压表示数为U2，已知U1：U2=3：8；两种状态时，R2消耗的功率最大值P大和最小值P小之比为4：1；R3的最小功率为0.9W。则下列说法正确的是（）A．电热器模型最高挡位时电流表的示数是1.4AB．电阻R2的阻值60ΩC．电热器模型最低挡位的功率是2.4WD．电源两端的电压12V【答案】A【详解】当开关S闭合，S1、S2断开时，三个电阻串联，电压表测量电阻R1两端电压，电压表示数为U1；当S、S1、S2都闭合时，三个电阻并联，电压表测量电源电压，电压表示数为U2；则R3的最小功率发生在电阻串联状态下，即已知U1：U2=3：8，则R2消耗的功率最大值P大和最小值P小之比为4：1，则则可知根据串联电流相同，即代入数据则可得根据代入数据则电源电压为电热器模型最高挡位时三个电阻并联，电流表测量通过R1与R2的电流之和，其示数为电热器模型最低挡位时三个电阻串联，此时功率为故A正确，B、C、D错误。故选A。二、多选题6．如图是科技兴趣小组制作的多档位微型电加热器的电路图，正常工作输入电压36V，加热部分内部有两根电阻丝，通过按下不同档位按钮，改变电阻丝的连接方式(如下表)，从而实现四档加热功率．下列说法正确的是（

）A．R1的阻值为12Ω，R2的阻值为8ΩB．分别按下1档和3档，电流之差为8AC．按下2档电路消耗的总功率为108WD．按下4档电路消耗的总功率为432W【答案】AC【详解】A．由电路图可知，只连接b、d，电阻R1、R2串联，电路的加热功率P=72W，由可得，，R1的阻值为12Ω，则R2=R总-R1=18Ω-12Ω=6Ω．故A正确．B．按下1档时，电流，按下3档时，电流，所以分别按下1档和3档，电流差为4A，故B错误．C．按下2档时，只有R1连在电路中，所以电路消耗的总功率，故C正确．D．按下4档时，电阻R1、R2并联，电路的总电阻，所以R总=4Ω，此时电路的总功率，故D错误．答案为AC．7．如图甲所示的电暖气，有低、中、高三挡，已知发热元件R1＞R2，以下说法正确的是（）

乙：品牌☆型号HY2215-11E额定电压220V档位3挡额定功率低温800W中温1100W高温1980WA．使用“低温挡”只需要闭合S2B．闭合S1、S2时，通过R1、干路的电流之比为5︰9C．电阻R1的大小为55Ω、R2的大小为44ΩD．家里只有电暖气在中温挡正常工作6分钟，电能表转盘转动110圈【答案】CD【详解】A．由丙电路图可知，只闭合S1时电路为R1的简单电路，只闭合S2时电路为R2的简单电路，闭合S1、S2时R1与R2并联，因并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，且，所以，只闭合S1时电路的总电阻最大，闭合S1、S2时电路的总电阻最小，电源的电压一定时，由可知，闭合S1、S2时电路的总功率最大，电暖气处于高温挡，同理可知，只闭合S1时电暖气处于低温挡，只闭合S2时电暖气处于中温挡，故A错误；B．只闭合S1时，电路为R1的简单电路，电暖气处于低温挡，由可得，此时电路中的电流闭合S1、S2时，R1与R2并联，电暖气处于高温挡，此时干路的电流因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，闭合S1、S2时，通过R1、干路的电流之比故B错误；C．只闭合S1时，电路为R1的简单电路，电暖气处于低温挡，由可得，电阻R1的阻值只闭合S2时，电路为R2的简单电路，电暖气处于中温挡，电阻R2的阻值故C正确；D．家里只有电暖气在中温挡正常工作6分钟，由可得，消耗的电能因1000r/（kW•h）表示每消耗1kW•h的电能，电能表的转盘转1000r，所以，电能表转盘转动的圈数故D正确。故选CD。8．如图所示是小强家的电暖气的铭牌，该电暖气有高温和低温两个档位。若电暖气始终在额定电压下工作，则下列说法中正确的是（）电暖气

型号额定电压220V

额定频率50Hz额定功率高温档1100W低温档100WA．电暖气在高温档时，消耗的电能较多B．电暖气在高温档时，电路中的电流是5AC．电暖气在低温档时，接入电路的总电阻为484ΩD．电暖气在低温档时，每小时消耗的电能为1100kW·h【答案】BC【详解】A．高温挡的功率较大，但通电时间不确定，由W=Pt可知，消耗的电能不一定多，故A错误；B．由P=UI可知，高温挡时的电流为故B正确；C．由可知，当电暖气在低温挡时接入电路的总电阻为故C正确；D．当电暖气在低温挡时每小时消耗的电能为W=P高t=0.1W×1h=0.1kW·h故D错误。故选BC。9．某爱心团队去养老院送电暖气，电暖气有低、中、高三挡，已知R1=55Ω，R2=44Ω，以下说法正确的是（）品牌型号HY2215-11E额定电压220V档位3挡额定功率低温880W中温1100W高温1980WA．使用“低温档”只需要闭合S2B．使用“高温档”要闭合S1、S2C．闭合S1、S2时，通过R1、R2的电流之比为5:4D．中温档正常工作1分钟，产生的热量为6.6×104J【答案】BD【详解】AB．根据可知，当电压一定时，R越大，P越小，为低温挡，R越小，P越大，为高温挡。由电路图可知，S1、S2同时闭合时，R1、R2并联，电阻最小，功率最大，为高温挡；由于R1＞R2，所以只闭合S1时，电阻最大，功率最小，为低温挡；只闭合S2时，为中温挡，故A错误，B正确；C．当S1、S2都闭合时，R1与R2并联，由并联分流可知通过R1、R2的电流之比为故C错误；D．中温挡正常工作，R2接入电路，1分钟产生的热量为故D正确。故选BD。10．小明设计了一个多档位电加热器，电路如图所示，其中R1、R2、R3为发热电阻，三个灯泡为上述发热电阻相应的工作指示灯，其消耗的电功率可忽略不计。小明设想通过开关的组合，使电加热器具有多档功率。当只S1闭合时，测得功率为200W；当只S2闭合时，测得功率为100W；此电热器最大发热功率为800W，则（）A．当只S3闭合时，电热器功率为500WB．此电热器共有六档不同的功率C．电阻R1、R2、R3的阻值之比为5∶10∶2D．正确使用此电热器，在连续用电1min内可能耗电24000J【答案】AC【解析】(1)由电路图可知，三个发热电阻并联，由并联电路特点可以求出各电阻的功率，求出只有S3闭合时的功率；(2)三个开关的通断组合成不同的连接方式，其发热功率不同；(3)由电功率的变形公式求出三个发热电阻的比值；(4)由电功公式分析电热器消耗的电能。【详解】A．三个开关都闭合时，三个发热体并联，功率等于三个功率之和，最大为800W，所以当只S3闭合时，电热器功率为故A正确；B．三个开关的通断组合成的连接方式有：只S1闭合；只S2闭合；只S3闭合；只S1、S2闭合；只S1、S3闭合；S2、S3闭合；只S1、S2、S3都闭合；共七种组合方式，即为七个档位，故B错误；C．由可得，三个发热电阻的阻值之比故C正确；D．只S1闭合时，工作1分钟，该电加热器消耗的电能只S2闭合时，工作1分钟，该电加热器消耗的电能只S3闭合时，工作1分钟，该电加热器消耗的电能只S1、S2闭合时，工作1分钟，该电加热器消耗的电能只S2、S3闭合时，工作1分钟，该电加热器消耗的电能只S1、S3闭合时，工作1分钟，该电加热器消耗的电能开关全部闭合时，工作1分钟，该电加热器消耗的电能故D错误。故选AC。三、填空题11．小明家的电热水器有“关”、“加热”和“速热”三个档位，其简化电路如图所示。若电热丝的阻值是44Ω，则该电热水器在“加热”档位工作时，通过它的电流是A，此时的电功率是W。

【答案】51100【详解】[1][2]旋转手柄带动开关处于加热挡时，电路为的简单电路，通过它的电流为此时的电功率为12．如图所示为一款电蒸锅，连接电蒸锅的插头中间的插脚比较长，它与电蒸锅的相连。当将该电蒸锅接入电路时，它和房间里的照明灯泡的连接方式是。若电蒸锅的档位由高温档调为低温档，则灯泡的亮度将（选填“变亮”、“变暗”或“不变”）。【答案】金属外壳并联不变【详解】[1]连接电蒸锅的插头中间的插脚比较长，是为了更早的连接地线，防止电蒸锅的金属外壳漏电，引发安全事故。因此连接电蒸锅的插头中间的插脚与电蒸锅的金属外壳相连。[2][3]在家庭电路中各家用电器独立工作、互不影响。因此该电蒸锅和房间里的照明灯泡的连接方式是并联。若电蒸锅的档位由高温档调为低温档，对灯泡没有影响，因此灯泡的亮度将不变。13．某工厂开发研制了一种高、中、低三挡家用电火锅，发热体由两个阻值相同的电热丝组成，如图所示。当使用中挡时，发热功率为800W，那么当使用高挡时发热功率为W。当开关S1断开，S2接b时，电火锅可实现档位工作。

【答案】1600低【详解】[1]由可知，在电压U一定时，电路总电阻越大，电功率越小，当两电阻并联时，总电阻最小，电火锅功率最大，处于高温挡，只有一个电阻接入电路时，电火锅处于中温挡，并联接入电路的两个电阻，两端电压都等于电源电压，由可知，与中挡进行比较（单独一个电阻接入电路），每个电阻两端的电压、每个电阻阻值均相等，每个电阻的发热功率均相等，则使用高挡时总发热功率为P总=2×800W=1600W[2]当开关S1断开，S2接b时，两个电阻串联，电路的总电阻最大，由可知电路的总功率最小，处于低档位工作。14．如图是两挡电饭锅内部加热部分的简化电路图，R1，R2均为发热电阻，将开关S分别置于1或2位置时，电饭锅处于不同的挡位。已知高温挡功率为1000W，R2的阻值为110Ω。当开关S置于2位置时，电路中的电流大小为A，当开关S置于1位置时，电饭锅处于挡（选填“高温”或“低温”），在该档位正常工作5min产生的热量是J。

【答案】2高温3×105【详解】[1]由图可知，当开关S置于2时，只有R2工作，电路中的电流为[2]当开关S置于1时，R1、R2并联，电路的总电阻最小，由可知，电路消耗的功率最大，电饭锅处于高温挡。[3]该挡位下正常工作5min产生的热量Q=W=P高t=1000W×5×60s=3×105J15．如图是一种电加热器的原理图，它有高温挡和保温挡两个档位，图中电热丝R1的阻值为484Ω，加热器处于高温挡时的功率是保温时的11倍。开关S断开时加热器的功率为W；当它处于高温挡时，其总电阻为Ω；若家中仅有这一个用电器在通电工作并处于保温状态，则1min内电能表（电能表常数为3000r/kW·h）转盘转圈。【答案】100445【详解】[1]由电路图可知，开关S断开时，电路为R1的简单电路，此时电路中的电阻最大（大于两个电阻并联时的总电阻），由可知，此时电路的总功率最小，电饭锅处于保温挡，保温档的功率[2]开关S闭合时，R1与R2并联，电路中的总电阻最小，电路的总功率最大，电饭锅处于高温档，因电路中总功率等于各用电器功率之和，且高温时的功率是保温时的11倍，开关S闭合时，加热器处于高温档时的功率当它处于高温档时，其总电阻为[3]若家中仅有这一个用电器在通电工作并处于保温状态，则1min内消耗的电能1min内电能表（电能表常数为3000r/kW·h）转盘转过的圈数四、计算题16．如图所示为某品牌电热水器的简化电路，R1和R2均为电阻不变的电热丝，且R1＞R2，单刀双掷开关S2可分别与触点a、b接通。合理控制开关，该电热水器的额定功率有100W、150W和其它两种更大额定功率的四个档位（为了方便计算，本题数据进行了处理）。（1）请画出额定功率最小的简化电路；（2）求R2的电阻；（3）求该电热水器以最大功率正常工作10min消耗的电能。

【答案】（1）见解析；（2）300Ω；（3）2.7×105J【详解】解：（1）由可知，由于电源电压一定，电路中的总电阻最大，电热水器的总功率最小，当S1断开，S3闭合，S2接b时，R1与R2串联，总电阻最大，总功率最小，电路图如图所示：

（2）由于R1>R2，当开关S3断开、S1闭合，S2接a时,只有R2工作；当开关S1、S3闭合，S2接a时，R1、R2并联，电路中的总电阻最小，则电路中的总功率最大。当开关S1、S3闭合，S2接b时，只有R1工作，此时电热水器的额定功率为150W；R1的阻值当S1断开，S3闭合，S2接b时，R1与R2串联，总电阻最大，总功率最小，此时电热水器的额定功率为100W；电路的总电阻根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值（3）当开关S1、S3闭合，S2接a时，R1、R2并联，电路中的总电阻最小，则电路中的总功率最大。R2的功率电热水器的最大功率该电热水器以最大功率正常工作10min消耗的电能答：（1）见解析；（2）R2的电阻为300Ω；（3）该电热水器以最大功率正常工作10min消耗的电能为2.7×105J。17．物理实验活动中，兴趣小组同学们设计制作了一个电加热器，其电路原理如图所示，电加热器有加热，保温两档，R1，R2均为电热丝，当开关S闭合，S1断开时，电加热器处于保温档，此时正常工作电流是2A，当开关S、S1都闭合时，电加热器处于加热档，此时正常工作电流为10A，该电加热器在加热档位正常工作10min，可以使6kg初温为20℃的水升高到50℃，水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），回答下面问题：（1）电热丝R2的阻值多大？（2）加热档正常工作10min电流做多少功？（3）上述过程中水吸收的热量是多少？（4）电加热器加热档的效率多大？

【答案】（1）110Ω；（2）1320000J；（3）756000J；（4）57.3%【详解】解：（1）当开关S闭合，S1断开时，电路为只有R2的串联电路，电加热器处于保温档，此时正常工作电流是2A，则电热丝R2的阻值（2）电加热器处于加热档，正常工作电流为10A，则加热档正常工作10min电流做功W=UIt=220V×10A×600s=1320000J（3）6kg初温为20℃的水升高到50℃，则水吸收的热量Q吸=cm(t2－t1)=4.2×103J/(kg·℃)×6kg×(50℃－20℃)=756000J（4）电加热器加热档的效率答：（1）电热丝R2的阻值为110Ω；（2）加热档正常工作10min电流做功1320000J；（3）上述过程中水吸收的热量是756000J；（4）电加热器加热档的效率57.3%。18．如图甲是一个电饼铛，可实现烙、煎、烤等多种功能，功率多档位可调。一种档位调节电路如图乙所示，两根发热电阻丝并联，其中R0=40Ω，R1=121Ω。另一种档位调节电路如图丙所示，滑动变阻器R的最大阻值为444Ω。技术追求无止境，现在工程师们用半导体材料制成“可控硅”元件，使加热电阻上的电压可调到任意值，从而实现功率调节，如图丁所示。求：（1）乙电路的最大功率？（2）丙电路的总功率可调范围？（3）在丁图中，当R0的实际功率为1000W时，加在R0两端的电压为多大？对乙电路和丙电路的设计，请分别指出一个缺点。【答案】（1）1610W；（2）100W-1210W；（3）200V，分析见解析【详解】解：（1）电源电压不变，当电路中电阻并联时，电阻最小时，电功率最大，电阻并联时，总电阻为根据功率公式得功率为（2）由题意可知滑动变阻器的变化范围为0-444Ω，故电路中的总电阻的变化范围为40Ω-484Ω，故电功率最大值为电功率最小值为故电功率的变化范围为100W-1210W。（3）当R0的实际功率为1000W时，根据电功率公式可知对于乙电路设计，能够控制的功率只有3个档位，分别是中高低档，对于丙电路的设计虽然使电功率的变化范围更大，但是能够控制的电功率的最大值过小。答：（1）乙电路的最大功率为；（2）丙电路的总功率可调范围为100W-1210W；（3）在丁图中，当R0的实际功率为1000W时，加在R0两端的电压为200V；缺点详见解析。19．小明家里新购的空气炸锅有高、中、低温三个档位，说明书上标有简化电路如图，定值发热电阻R1和R2，并且R1小于R₂，R1=40，低温档功率440W，求：（1）定值电阻R₂的阻值；（2）高温档的功率；（3）已知电路电压220V，插座上标有额定电流6A。使用该插座给空气炸锅供电，在不改变低温档功率及档位结构的前提下，从安全用电和加热快速的角度考虑，我们可以对空气炸锅的电路进行再设计，详细说出你的设计方案。

【答案】（1）110Ω；（2）1650W；（3）见详解【详解】解：（1）由公式可知，当电路中电阻最大时空气炸锅处于低温挡，电阻最小时空气炸锅处于高温挡，由串并联电路中电阻的