中考物理总复习《挡位类计算》专项测试题（附答案）

第页中考物理总复习《挡位类计算》专项测试题（附答案）在学习焦耳定律以后,会遇到很多运用焦耳定律解决发热体的挡位问题,例如电热毯、电热水器、电饭锅、电暖器等。多挡位的实质是利用多开关控制接入电路中电阻的大小,从而改变用电器电功率来实现对挡位的控制。家庭电路中电源电压U=220V,根据P=U2R知R总越大,P实越小,挡位越低;R总越小,P高温挡:在相同时间内放出的热量最多,热功率最大,电阻R高最小;中温挡:在相同时间内放出的热量低于高温挡,热功率低于高温挡,电阻R中大于高温挡;低温挡:在相同时间内放出的热量最少,热功率最小,电阻R低最大。【方法引领】类型两挡位三挡位电路图(短路式)(并联式)(单刀双掷开关式)低温挡闭合S,两电阻串联P低=U闭合S,只有R2接入电路,P低=US1断开,S2接b,R1、R2串联,P低=U中温挡—只闭合S1,S2接b,只有R1接入电路,P中=U高温挡闭合S、S0,只有R1接入电路,P高=US、S0均闭合,R1、R2并联P高=U2RS1闭合,S2接a,R1、R2并联P高=U2R原理利用开关控制局部短路的方式改变接入电路的电阻阻值大小,从而实现不同挡位的切换利用串并联电路电阻关系改变接入电路的电阻阻值大小,从而实现不同挡位的切换利用单刀双掷开关控制电路的通断,改变接入电路的电阻大小,从而实现不同挡位的切换注意:并联电路中求解总功率时,可以采用两种方法:方法一:求出总电阻,然后再求解总功率(此方法计算量大,不推荐);方法二:根据公式P=U2R1【微点拨】(1)电阻的求解由单独接入一个电阻的挡位对应的功率进行求解;(2)串并联电路中,W总=W1+W2,P总=P1+P2【典题示范】【典例1】(2025·陕西中考)如图甲所示是小明家的蒸汽拖把。使用时,电热丝加热水,产生高温蒸汽从拖把头喷出,能高效清洁地面的同时杀灭地面上的细菌。该电热拖把的简化加热电路如图乙所示,有高低两个挡位,已知电热丝R2的阻值为33Ω,低挡位的功率为550W。(1)低挡位正常加热时电路中的电流为多大?(2)电热丝R1的阻值为多少?(3)已知拖把水箱内水的质量为0.55kg,假设电热丝放出的热量全部被水吸收,将水箱中的水从20℃加热到100℃需要多长时间?[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)](4)若想缩短高挡位加热水的时间,且不改变低挡位功率,在现有元器件不变的前提下,可以对电路进行的改进是。

【典例2】(2025·湖北模拟)图甲是一款多功能电煮锅,图乙为该电煮锅简化电路图;其中开关S2可以断开、接A或接B,R1和R2都是用于加热的纯电阻,电煮锅的部分参数如表所示(R1和R2的电阻值不随温度变化而变化)。求:项目额定电压/V低温挡功率/W中温挡功率/W高温挡功率/W参数22055011002200(1)电煮锅处于中温挡正常工作时,电路中的电流大小。(2)R1、R2的阻值。(3)在某次用电高峰期,利用高温挡将质量为3kg的汤汁由20℃加热至100℃,所用时间600s,已知电煮锅的热效率为80%,汤汁的比热容为c汤=4×103J/(kg·℃),此次工作高温挡的实际功率。1.(2023·广西中考)如图是简易榨汁杯的电路原理图,工作站有榨汁、加热、保温三挡。当闭合开关时,榨汁杯处于榨汁挡;只闭合开关S2时,榨汁杯处于挡。

2.(2022·北部湾中考)善于观察的小明发现,家中的即热式水龙头使用时冬季水温偏低,夏季水温偏高,还发现水龙头标有“220V2200W”。于是他增加两个相同的发热电阻R、两个指示灯(电阻不计)设计了如图所示的电路进行改进,其中R0为改进前水龙头发热电阻。开关S1可以只与c相连或同时与a、b相连,使其具有两挡工作状态,且冬季与夏季水龙头工作的总电流之比为4∶1。求:(1)电阻R0的阻值;(2)改进前,若水龙头的热效率为90%,正常加热100s提供的热量;(3)改进后,冬季使用时水龙头工作的总电功率。3.(2020·河池中考)某品牌家用电热水器的简化电路如图所示,热水器有快加热、慢加热和保温三个工作状态。热水器内装有40kg的水,慢加热额定功率为1210W,保温额定功率为605W,R1、R2均为加热电阻(温度对电阻的影响忽略不计)。[水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)]求:(1)热水器把水从20℃加热到70℃时,水吸收的热量是多少J?(2)开关S1闭合,S2接b点时,电热水器处于慢加热工作状态,电阻R1的阻值是多少Ω?(3)电热水器在快加热工作状态下正常工作,要产生2.42×106J的热量,需要多少秒?参考答案在学习焦耳定律以后,会遇到很多运用焦耳定律解决发热体的挡位问题,例如电热毯、电热水器、电饭锅、电暖器等。多挡位的实质是利用多开关控制接入电路中电阻的大小,从而改变用电器电功率来实现对挡位的控制。家庭电路中电源电压U=220V,根据P=U2R知R总越大,P实越小,挡位越低;R总越小,P高温挡:在相同时间内放出的热量最多,热功率最大,电阻R高最小;中温挡:在相同时间内放出的热量低于高温挡,热功率低于高温挡,电阻R中大于高温挡;低温挡:在相同时间内放出的热量最少,热功率最小,电阻R低最大。【方法引领】类型两挡位三挡位电路图(短路式)(并联式)(单刀双掷开关式)低温挡闭合S,两电阻串联P低=U闭合S,只有R2接入电路,P低=US1断开,S2接b,R1、R2串联,P低=U中温挡—只闭合S1,S2接b,只有R1接入电路,P中=U高温挡闭合S、S0,只有R1接入电路,P高=US、S0均闭合,R1、R2并联P高=U2RS1闭合,S2接a,R1、R2并联P高=U2R原理利用开关控制局部短路的方式改变接入电路的电阻阻值大小,从而实现不同挡位的切换利用串并联电路电阻关系改变接入电路的电阻阻值大小,从而实现不同挡位的切换利用单刀双掷开关控制电路的通断,改变接入电路的电阻大小,从而实现不同挡位的切换注意:并联电路中求解总功率时,可以采用两种方法:方法一:求出总电阻,然后再求解总功率(此方法计算量大,不推荐);方法二:根据公式P=U2R1【微点拨】(1)电阻的求解由单独接入一个电阻的挡位对应的功率进行求解;(2)串并联电路中,W总=W1+W2,P总=P1+P2【典题示范】【典例1】(2025·陕西中考)如图甲所示是小明家的蒸汽拖把。使用时,电热丝加热水,产生高温蒸汽从拖把头喷出,能高效清洁地面的同时杀灭地面上的细菌。该电热拖把的简化加热电路如图乙所示,有高低两个挡位,已知电热丝R2的阻值为33Ω,低挡位的功率为550W。(1)低挡位正常加热时电路中的电流为多大?(2)电热丝R1的阻值为多少?(3)已知拖把水箱内水的质量为0.55kg,假设电热丝放出的热量全部被水吸收,将水箱中的水从20℃加热到100℃需要多长时间?[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)](4)若想缩短高挡位加热水的时间,且不改变低挡位功率,在现有元器件不变的前提下,可以对电路进行的改进是将电热丝R1与R2互换位置。

【解析】(4)比较R1和R2的阻值R1=55Ω,R2=33Ω,若想缩短高挡位加热水的时间,则减少高挡位时接入的电阻,又因为不能改变低挡位功率,则总电阻不能变,故可将电热丝R1与R2互换位置。答案:由图可知,当开关掷于2时,电热丝R1、R2串联,根据串联电路的电阻特点可知,此时电路中的总电阻最大,由P=U2R可知,电路中的总功率最小,拖把处于低挡位;当开关掷于1时,电路为只有R1的简单电路,电路中的总电阻最小,由P=(1)由P=UI可得,低挡位加热时电路中的电流:I低=P低U=(2)低挡位加热时电路中的总电阻:R总=UI低=电热丝R1的阻值R1=R总-R2=88Ω-33Ω=55Ω;(3)将水加热到100℃需要吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×0.55kg×(100℃-20℃)=1.848×105J由P=UI和I=UR可得,高挡位的加热功率P高=U2R电热丝放出的热量全部被水吸收,需要电热丝放出的热量W放=Q吸=1.848×105J由P=Wt可得,需要加热的时间t时=W放P(4)将电热丝R1与R2互换位置【典例2】(2025·湖北模拟)图甲是一款多功能电煮锅,图乙为该电煮锅简化电路图;其中开关S2可以断开、接A或接B,R1和R2都是用于加热的纯电阻,电煮锅的部分参数如表所示(R1和R2的电阻值不随温度变化而变化)。求:项目额定电压/V低温挡功率/W中温挡功率/W高温挡功率/W参数22055011002200(1)电煮锅处于中温挡正常工作时,电路中的电流大小。(2)R1、R2的阻值。(3)在某次用电高峰期,利用高温挡将质量为3kg的汤汁由20℃加热至100℃,所用时间600s,已知电煮锅的热效率为80%,汤汁的比热容为c汤=4×103J/(kg·℃),此次工作高温挡的实际功率。解:(1)由表中数据可知,电煮锅处于中温挡正常工作时的电功率为1100W由P=UI可得,电路中的电流大小为:I中=P中U额(2)由题图乙可知,当只闭合S1时,电路中只有R1工作,为中温挡则R1的阻值为R1=U额I中当开关S1断开,S2接A时,R1和R2串联,为低温挡,电功率为550W由P=UI=U2R可得,电路中的总电阻为R串=U额所以R2的阻值为R2=R串-R1=88Ω-44Ω=44Ω;(3)汤汁吸收的热量为:Q吸=c汤mΔt=4×103J/(kg·℃)×3kg×(100℃-20℃)=9.6×105J消耗的电能为:W=Q吸η=9.此次高温挡的实际功率:P高=Wt=11.(2023·广西中考)如图是简易榨汁杯的电路原理图,工作站有榨汁、加热、保温三挡。当闭合开关S1时,榨汁杯处于榨汁挡;只闭合开关S2时,榨汁杯处于保温挡。

2.(2022·北部湾中考)善于观察的小明发现,家中的即热式水龙头使用时冬季水温偏低,夏季水温偏高,还发现水龙头标有“220V2200W”。于是他增加两个相同的发热电阻R、两个指示灯(电阻不计)设计了如图所示的电路进行改进,其中R0为改进前水龙头发热电阻。开关S1可以只与c相连或同时与a、b相连,使其具有两挡工作状态,且冬季与夏季水龙头工作的总电流之比为4∶1。求:(1)电阻R0的阻值;(2)改进前,若水龙头的热效率为90%,正常加热100s提供的热量;(3)改进后,冬季使用时水龙头工作的总电功率。解:(1)R0的电阻为:R0=U额2P(2)改进前,由于水龙头的热效率为90%,根据P=Wt得正常加热100s提供的热量,Q=Wη=Ptη=2200W×100s×90%=1.98×105(3)由电路图可知,将开关S1与a、b相连时工作的电路元件,R与R0并联,电源的电压一定时,根据P=UI=U2R可知,电路的总电阻最小时,电路的总功率最大,水龙头处于高温状态,用于冬季;将开关S1与c相连时,R与R0串联,总电阻较大,总功率较小,水龙头处于低温状态,用于夏季;水龙头分别处于冬季与夏季时工作的总电流之比为4∶1,根据P=UI,电源电压不变,则总电功率之比也为4P高温∶P低温=U2R+U2解得:R=R0=22Ω。高温挡时的电功率P高温=U2R+U2R03.(2020·河池中考)某品牌家用电热水器的简化电路如图所示,热水器有快加热、慢加热和保温三个工作状态。热水器内装有40kg的水,慢加热额定功率为1210W,保温额定功率为605W,R1、R2均为加热电阻(温度对电阻的影响忽略不计)。[水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)]求:(1)热水器把水从20℃加热到70℃时,水吸收的热量是多少J?(2)开关S1闭合,S2接b点时,电热水器处于慢加热工作状态,电阻R1的阻值是多少Ω?(3)电热水器在快加热工作状态下正常工作,要产生2.42×106J的热量,需要多少秒?解:(1)水需要吸收的热量:Q=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×40kg×(70℃-20℃)=8.4×106J;(2)开关S1闭合、S2接b时,电路为R1的简