2023-2024学年苏科版中考物理重难点汇编之多挡位电热器的相关计算

多挡位电热器的相关计算一、多挡位电热器是利用电流的热效应工作的。电热器电路是纯电阻电路，一般接在家庭电路，电压为220V，是个常量，所以：（1）比较电热的多少一般用Q=W=t，比较功率的大小用。（2）如果已知各挡功率，计算电热（电功）用Q=W=Pt。（3）如果没有已知功率，通常通过计算出电功率，再用Q=W=t计算电热。当然根据题目已知也可以用其他公式进行计算。二、多个加热电阻的电热器：多挡位电热器，顾名思义，电热器有多个挡位，不同挡位电功率不同。由于用电器多接在220V电压下工作，所以依据可知：=1\*GB3①当电路中电阻越大，电功率越小，为低挡位（保温挡）工作；=2\*GB3②当电路中电阻越小，电功率越大，为高挡位（加热挡）工作；=3\*GB3③当电阻介于大电阻和小电阻之间时，为中温挡。通常家用多挡电热器是通过改变开关状态，改变工作电路结构，从而改变用电器消耗的电功率，实现高温挡、中温挡和低温挡的转换的。高温挡——通过开关的转换，实现电路的并联，并联支路越多，电阻越小，功率越大，温度越高；低温挡——通过开关的转换，实现电路的串联联，串联电阻越多，电阻越大，功率越小，温度越低；三、只有一个加热电阻的电热器：串联电阻分压，使加热管的电压改变从而引起电功率变化。这类题目中要特别注意区分加热电阻和分压电阻，分压电阻的电热是不能用来加热的。四、电热器是用来加热的，所以常常与比热容相关计算联系起来，考查被加热的物质吸收的热量、温度变化等，进而计算加热效率。被加热的物质吸收的热量Q吸=cm△t，消耗的电能W=Pt，加热效率。当电能全部转化为水的内能时，W=Q吸。在计算过程中，要注意被加热的物质的温度变化时，“升高了”还是“升高到”。五、中考题型分析中考中，多挡位电热的计算是中考中一个重要的考点，综合性强，往往是中考中压轴的题目。主要以综合应用计算题的形式出现，常常结合考查电路结构、欧姆定律、电功率、电热及其变形公式等内容，分值7分左右；当然也会有填空、选择题，分数较少，2-3分。★常考知识点一：多挡位电热器挡位判断：典例1.如图是高、中、低“三档”电热器(R1>R2)的工作电路，如果将电热器调至高温档工作，应该闭合开关______；如果调至中温档工作，已知电源电压为典例2.如图是小林家里电热水器的工作原理图，两根加热管电阻相同。电热水器功率有高、中、低三档。当S1断开，S2接b时，其功率为低档，大小为1000W。

(1)请指出电热水器的高、中档功率分别是多少瓦。(不必写出推导过程)

(2)小林选用某功率档加热水箱里的50L水，水温升高40℃用了40min，求此过程电热水器的效率。[水的比热容c=4.2×★常考知识点二：多挡位电热器的相关计算：典例3.如图所示，图甲是某款即热式电热水龙头，图乙是它的电路原理图，R1和R2是阻值分别为22Ω和44Ω的电热丝。通过旋转手柄改变与开关S接触的两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡的切换。则开关S接触______触点时(选填“12”或“23”或“34”)，水龙头放出的温水；若将两电阻的位置互换，温水档的电功率将______，水龙头在热水挡正常工作300s产生的热量是______J。(不用科学记数法表示)典例4.CFXB型热水杯的原理图如图所示，它有加热和保温两档，通过单刀双掷开关S进行调节，R0、R为电热丝，当开关S接加热档时，电路的功率为1000W，当开关S接保温档时，电路的总功率为44W，R2、R阻值恒定不变。

整壶水的质量2kg额定电压220V加热时的总功率1000W保温时的功率44W(1)在保温档正常工作时，电路中的电流是多少？(2)电热丝R0、R(3)在一标准大气压下把一满壶水从30∘C烧开需要14分钟，求这个热水壶的效率是多少？【跟踪训练5.小亮通过观察和研究他家汽车上的电加热座椅垫(原理如图所示)，发现该座椅垫有“高温”、“低温”和“关”三个挡位，S为挡位切换开关，R1和R2为电热丝，电源电压为24V，R1=16Ω，若开关切换到3时，电路处于______档，此时电路中的电流是1A，则电热丝R2两端的电压______V；电加热座椅垫在高温挡工作1min产生的热量______6.有一种电热水壶常有两个档“烧水”和“保温”，如图是其内部简化电路图，已知R0=55Ω，R1=1045Ω，当S接1时，电热水壶处于______(选填“烧水”和“保温”)挡，当S接2时，通电1min产生的热量是______

7.图甲是一种家用电暖器，图乙是其简化的电路图，已知R1<R2，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________额定电压220 V功率选择一档950 W二挡1150 W三挡2100 W8.某电热水器的额定电压为220V，有高温和低温两个档位，高温档的电功率为2100W.在额定电压下，高温档工作时将40kg、初温20℃的水加热至70℃.(C水=4.2×103J/(kg⋅℃)(不计热量损失9.有一款新型智能电热水壶，有高、中、低三档，并可以手动调节，它的等效电路如图所示，其中R1=R2=88Ω，均为电热丝，单刀双掷开关S2可接a或b。

(1)开关S1、S2处于什么状态时，电热水壶处于低温档？

(2)电热水壶处于高温档时的电功率是多大？

(3)用高温档加热时，把1kg水从20℃

10.下表为一台电饭煲的铭牌，其内部简化电路如图所示，R1和R2XX牌电饭煲额定电压220V额定功率高温档1100W低温档440W电源频率50Hz试求：(1)电饭煲在高温档正常加热工作时的电流；(2)电路中R1的阻值；

(3)电饭煲在低档保温正常工作1min，电路中R111.如图甲所示是一款电烤箱，图乙是其简化电路图。它设有高、中、低三挡开关。已知R1=96.8Ω、R2=48.4Ω，[取c肉=3.0×103J/(kg⋅℃)]，求：

(1)电烤箱中火档的电功率是多少W？

(2)将500g烤肉从20℃加热到260

12.在抗击新冠肺炎疫情期间，中医为诊疗发挥了积极作用，成为世界瞩目的“中国战法”重要组成部分。如图甲所示某家用电中药壶，右表是其铭牌，猛火挡额定功率字迹已被磨损；工作电路简化为图乙所示，其中S'为挡位开关，R1、R2为定值电阻，A、B为阻值可忽略不计的指示灯。当电中药壶处于猛火挡时，红灯亮；处于文火挡时，绿灯亮。R××牌电药壶额定电压220V额定功率猛火挡×××W文火挡200W(1)判断A灯是红灯还是绿灯；

(2)求电中药壶文火挡正常工作10min电流做的功；

(3)猛火档的额定功率；

(4)当把家中的其他用电器都与电源断开，在标准大气压下用猛火挡将1kg的10℃药液加热至沸腾(药液的沸点与水相同)，标有“1200r/kW⋅h”字样的电能表转过150转。求此电中药壶的加热效率。[药液的比热容为

答案和解析1.【答案】S、S1、S2

【解析】解：(1)由电路图可知，当开关S、S1、S2闭合时，两电阻并联，

根据电阻的并联特点可知，此时电路中的总电阻最小，

由P=U2R可知，此时电热器的电功率最大，处于高温档位；

(2)当闭合开关S、S2闭合时，电路中只有R2工作，

∵R1>R2，

∴由P=U2R可知，此时电热器处于中温档位，

t内产生的热量：

Q=U2R2t。

故答案为：S2.【答案】解：(1)当S1断开，S2接b时，两加热管电阻串联，电热水器处于低温档，

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，

所以，P低=U2R+R=U22R=1000W，即U2R=2000W，

当S1闭合，S2接a时，加热管电阻并联，电热水器处于高温档，

因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，

所以，电路中的总电阻为R2，

则P高=U2R2=2U2R=2×2000W=4000W；

当S1闭合，S2接b时，电路为一根加热管电阻的简单电路，电热水器处于中温档，

则P中=U2R=2000W；

(2)水的体积：

V=50L=0.05【解析】(1)当S1断开，S2接b时，两加热管电阻串联；当S1闭合，S2接a时，加热管电阻并联；当S1闭合，S2接b时，电路为一根加热管电阻的简单电路；根据电阻的串并联和P=U2R求出电热水器的高、中档功率；

(2)知道水的体积，根据密度公式求出水的质量，根据3.【答案】23

变大

990000

【解析】解：由电路图可知，接12时处于断路状态，接23时，电路中只有R2工作，接34时，电阻R1、R2并联，根据P=可知，接12时为冷水挡，接23时为温水挡，接34时为热水挡，则开关S接触23触点时，水龙头放出的温水，此时的电功率为：

P==1100W；

若将两电阻的位置互换，温水挡的电阻由44Ω变为22Ω，电阻变小，根据P=可知电功率将变大。

当开关S接触3、4触点时，电路中R1、R2电热丝并联，

此时的电功率：P'=+P=+1100W=3300W；

水龙头在热水挡正常工作300s产生的热量为Q=W=Pt=3300W×300s=990000J。

故答案为：23；变大；990000。

当开关S接触1、2触点时，电路不通电，电热丝不工作，水龙头放出的是冷水；当开关S接触2、3触点时，电路中只有R2电热丝工作，根据P=求出此时电功率的大小；当开关S接触3、4触点时，电路中R1、R2电热丝并联，电路总功率等于各部分电功率之和，根据P=可以求出此时的电功率大小，比较可知，开关S接触不同位置时的状态；若将两电阻的位置互换，温水挡的电阻由44Ω变为22Ω，电阻变小，根据P=分析温水档的电功率变化情况；根据Q=W=Pt计算水龙头在热水挡正常工作300s产生的热量。

本题考查并联电路特点和电功率公式的灵活运用，分清电路的连接是解题的关键。4.【答案】解：

(1)由表格数据可知，保温时的功率为44W，

由P=UI可得保温档正常工作时，电路中的电流：

I保温=P保温U=44W220V=0.2A；

(2)由图知S接2时只有R0接入电路，为加热状态，

由P=U2R可得R0的电阻：

R0=U2P加热=(220V)21000W=48.4Ω，

S接1时两电阻串联，为保温状态，

总电阻：R总=U2P保温=(220V)244W=1100Ω【解析】本题考查了串联电路特点、功率和热量公式的应用以及效率的计算，关键是正确分析电路，明确电路状态。

(1)由表格数据，根据P=UI计算在保温档正常工作时，电路中的电流；

(2)由电路图知S接1时两电阻串联，为保温状态；S接2时只有R0接入电路，为加热状态，根据电路特点和P=U2R计算两电阻的阻值；

(3)利用吸热公式5.【答案】低温

8

2160

【解析】解：(1)当开关S接3时，R1、R2串联；当开关S接2时，只有R1工作；当开关S接1时，没有电阻工作处于，处于关挡；

根据串联电路的电阻特点可知，串联的总电阻大于任一分电阻，

所以当开关S接3时，R1、R2串联，电路中的总电阻最大，根据P=U2R可知，电功率最小，座椅垫处于低温挡；

当开关S接2时，只有R1工作，电路中的总电阻最小，电功率最大，座椅垫处于高温挡；

根据I=UR得电热丝R1两端的电压为：

U1=IR1=1A×16Ω=16V，

由串联电路电压的规律得电热丝R2两端的电压为：

U2=U-U1=24V-16V=8V；

(2)高温挡加热时座椅垫工作1min产生的热量为：

Q=I2R1t=U2R1t=(24V)216Ω×60s=2160J。

故答案为：低温；86.【答案】保温

52800

【解析】解：(1)由电路图可知，当开关S置于“1”档时，两电阻串联，电路电阻最大，根据P=U2R可知，电饭锅电功率最小，处于保温状态；

(2)当开关S置于“2”档时，R1被短路，只有R0接入电路，电路电阻最小，电饭锅电功率最大，处于加热状态。

此时电路中电流：I=UR0=220V55Ω=4A；

通电1min电路产生的热量：Q=I2Rt=(4A)2×55Ω×60s=52800J。

故答案为：保温；528007.【答案】S1【解析】由电路图可知，闭合开关S、S2时，R2单独接入电路，由R1<R2可知，电路中电阻最大，由P=U2R可知，功率最小，电暖器处于第一挡；

闭合开关S、S1时，R1单独接入电路，由R1<R2可知，电路电阻较大，由P=U2R可知，功率较大，电暖器处于第二挡；

闭合开关S8.【答案】解：

(1)水吸收的热量：

Q吸=cm(t-t0)=4.2×103

J/(kg⋅℃)×40kg×(70℃-20℃)=8.4×106J；

(2)不计热量损失，电热水器消耗的电能W=Q吸=8.4×【解析】(1)知道水的质量和初温、末温、比热容，根据Q吸=cm(t-t0)求出水吸收的热量；

(2)不计热量损失，消耗的电能W=Q9.【答案】解：(1)由电路图知，当S1断开，S2接b时，R1、R2串联，电路总电阻最大，电源电压U一定，由P=U2R可知，此时总功率小，电热水壶处于低温挡；

(2)当S1闭合，S2接a时，R1、R2并联，总电阻最小，由P=U2R可知，总功率最大，电热水壶处于高温挡，

R1、R2并联时，总电阻：R并=R1R2R1+R2=88Ω×88Ω88Ω+88Ω=44Ω，

高温档加热时，电路消耗的功率：P高=U2R并=(220V)244Ω=1100W；

(3)【解析】(1)由P=U2R可知，电压一定时，电路电阻越大，功率越小，电热水壶处于低温挡，根据电路图分析电路结构，判断低温挡时，开关的状态；

(2)当R1、R2并联，电路电阻最小，由P=U2R可知，功率最大，电热水壶处于高温挡，根据并联电阻的规律算出总电阻，利用P=U2R10.【答案】解：(1)由P=UI可得，电饭煲在高温档正常加热工作时的电流：

I=P高温U=1100W220V=5A；

(2)由电路图可知，开关S1、S2闭合时，电路为R1的简单电路，电饭煲处于高温档，

由P=U2R可得，电路中R1的阻值：

R1=U2P高温=(220V)21100W=44Ω；

(3)由电路图可知，开关S1闭合、S2断开时，R1与R2串联，电饭煲处于低温档，

由P=UI可得，低档保温正常工作时的电流：

I'=【解析】(1)电饭煲在高温档正常加热工作时的功率和额定功率相等，根据P=UI求出电流；

(2)由电路图可知，开关S1、S2闭合时，电路为R1的简单电路，电路中的总电阻最小，电饭煲处于高温档，根据P=U2R求出电路中R1的阻值；

(3)由电路图可知，开关S1闭合、S2断开时，R1与R11.【答案】解：(1)当开关S1闭合、S2接a时，R1、R2并联；当S1断开、S2接a时，只有R1工作；当S1断开、S2接b时，R1、R2串联；

根据串并联电路的电阻特点可知，串联电路的总电阻大于任一分电阻，并联电路的总电阻小于任一分电阻，

所以当开关S1闭合、S2接a时，R1、R2并联，电路中的总最小，根据P=U2R可知，电路中的总功率最大，电烤箱处于高温挡；

当S1断开、S2接b时，R1、R2串联，电路中的总电阻最大，总功率最小，电烤箱处于低温挡；

当S1断开、S2接a时，只有R1工作，电烤箱处于中温挡；

电烤箱中火档的电功率：P=U2R1=(220V)296.8Ω=500W；

(2)烤肉的质量m=500g=0.5kg，

将500g烤肉从20℃加热到260℃，需要吸收的热量：Q吸=c肉m(t-t0)=3.0×103J/(kg⋅℃)×0.5kg×(260℃-20℃)=3.6×【解析】(1)当开关S1闭合、S2接a时，R1、R2并联；当S1断开、S2接a时，只有R1工作；当S1断开、S2接b时，R1、R2串联，根据串并联的特点和P=U2R可知各种状态下的电路连接，