2022年中考物理二轮复习焦耳定律之多档位用电器问题专题突破

2022年中考复习焦耳定律之多档位用电器问题专题突破

题型1、多档位用电器的判断填空类题目（共7小题）

有一个电阻被短路的情况

1．某型号的电烤箱有“高温”和“低温”两挡，电路如图所示，开关S1闭合、S2断开时为　   　温挡。若电阻R1＝44Ω、R2＝176Ω，则电烤箱处于“高温”挡工作5min产生的热量为　   　J。

并联电路的情况

2．某电热水器有高、中、低温三挡，其内部电路结构如图所示，电热丝R1＝55Ω，电热丝R2＝220Ω．电热水器处于中温挡工作100s，产生的热量是　   　J；家庭电路中的用电器使用时，若导线相互连接处接触不良，易造成该处电阻变大，由焦耳定律可知此时产生的热量　   　（选填“变大”“变小”或“不变”）。

扇形开关的情况

3．如图所示，是某种电热器的电路图，电源电压220V，R1、R2的阻值分别为11Ω、22Ω，通过旋转扇形开关S，接触不同触点，实现高、中、低三个挡位的转换，电热器在低温工作时开关S接在　   　（填“ab”“bc”“cd”“de”），在高温挡工作1min产生的热量是　   　J。

4．如图所示，是某种电热保暖鞋的工作原理示意图。供电电压6V，R1、R2的阻值分别为3Ω、6Ω，通过旋转扇形开关S，接触不同触点，实现高、中、低三个挡位的转换。保暖鞋在低温挡工作时开关在 　   　之间，它的高温挡工作1min产生的热量是 　   　J。

5．如图所示，是某种电热保暖鞋的工作原理示意图。供电电压6V，R1、R2的阻值分别为3Ω、6Ω，通过旋转扇形开关S，接触不同触点，实现高、中、低三个档位的转换。保暖鞋在低温档、中温档、高温挡工作的功率分别是 　   　W、　   　W和 　   　W，它的高温挡工作1min产生的热量是 　   　J。

单刀双掷开关的情况

6．这是一个简易的三挡位的“电热宝”，大家画出了电热宝的电路图，如图所示，R1、R2都是发热电阻。将此电暖器接入家庭电路中，当S1闭合，S2接a时为中温挡，电热宝的功率为250W；当S1闭合，S2接b时为高温挡，电热宝的功率为500W。

（1）电热宝在低温挡时，开关S1、S2各处于什么状态　   　

（2）若电热宝里面的液体是水，容积是1升，正常工作时用高温挡从40℃加热到80℃时，用时为8min，则电热宝的效率为多少　   　。

7．电热水器内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。该电热器有高温、中温、低温三挡，中温挡的电流是5A，电热丝R2的阻值是66Ω。

（1）中温挡正常工作10分钟产生的热量是　   　J；

（2）低温挡的电流是　   　A；

（3）高温挡时，开关S1、S2的状态是　   　，电路功率是　   　。

一．    题型2、多档位用电器的计算题目（共6小题）

有一个电阻被短路的情况

8．如图所示，某车载电加热坐垫的简化电路图，R1和R2均为发热电阻，R1的阻值是4Ω，电源电压是12V．加热垫有两个挡位，开关S断开时为低温挡，功率是12W，开关S闭合时为高温挡，试求：

（1）低温挡工作10min，加热坐垫产生的热量是多少？

（2）R2的阻值是多少？

（3）高温挡电功率是多少？

9．电饭煲的原理图如图所示，它有高温、保温两挡，通过单刀双掷开关S进行调节，R0为电热丝。当开关S接高温挡时，电路的总功率为1100W，当开关S接保温挡时，电路的总功率为22W。

（1）电饭煲在高温挡时，开关S应与触点　   　（选填“1”或“2”）接触。

（2）电阻R的阻值多大？

（3）当电饭煲在高温挡正常工作10min，电饭煲产生的热量为多少？

并联电路的情况

10．某电热水器如图甲所示，有高、低温两挡加热功能，低温挡功率为5500W，内部等效电路如图乙所示，R1和R2是两个电热丝。【c水＝4.2×103J/（kg•℃）】

（1）电热丝R1的阻值是多少？

（2）假设热水器电热丝正常工作且产生的热量全部被水吸收。如果用高温挡淋浴时，把初温为20℃的100L的水加热至40℃，用时为20min，则该热水器高温挡功率是多少？

11．有的高挡小轿车座椅中安装有高低温挡的电加热器，其高温挡工作原理相当于如图所示的电路图，电源电压恒定不变，其中R1＝10Ω，R2＝10Ω，开关都闭合后，通过R1的电流为2A，求：

（1）R1两端的电压。

（2）R2通过的电流。

（3）通电1分钟，整个电路产生的热量是多少。

单刀双掷开关的情况

12．有一台热水器，内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。R1＝88Ω，R2＝22Ω。

（1）如何控制S1和S2，使热水器处于高温挡；

（2）求低温挡正常工作5min电热丝产生的热量；

（3）求中温挡正常工作时热水器的功率。

13．如表为一台电热水器的铭牌（有一项内容模糊不清），电热水器内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。求：

（1）低温挡正常工作时的额定功率；

（2）中温挡正常工作10分钟产生的热量；

（3）高温挡正常工作时的额定电流。

参考答案与试题解析

一．题型1、多档位用电器的判断填空类题目（共9小题）

1．【解析过程】（1）由图知，两开关都闭合时，只有电阻R1接入电路中，总电阻等于R1；

当开关S1闭合，S2断开时，两电阻串联，总电阻等于R1+R2；

根据P＝可知，在电源电压不变的情况下，总电阻越小，功率越大，为高温挡，所以开关S1闭合、S2断开时为低温挡，两开关都闭合为高温挡；

（2）电烤箱处于高温挡工作时，只有R1接入电路中，所以5min产生的热量为：

Q＝W＝t＝×5×60s＝3.3×105J。

故答案为：低；3.3×105。

2．【解析过程】

（1）由图可知，当所有开关都闭合时，两个电阻并联，由并联电路的电阻特点可知，此时总电阻是最小的，根据公式P＝可知，总功率最大，为高温挡；

只闭合开关S、S1时，只有R1接入电路中；只闭合开关S、S2时，只有R2接入电路中；由题中数据可知R1＜R2，根据公式P＝可知，闭合开关S、S1时（只有R1工作）为中温挡，只闭合开关S、S2时（只有R2工作）为低温挡；

电热水器处于中温挡工作100s，产生的热量：Q＝W＝t＝×100s＝8.8×104J；

（2）在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，该处的接触面积较小，会引起该处电阻变大，导线连接处与导线串联在电路中，通过的电流相等、通电时间相等，根据Q＝I2Rt可知，连接处产生的热量较多，往往比别处更容易发热，加速导线老化，甚至引起火灾。

故答案为：8.8×104；变大。

3．【解析过程】

（1）电压一定，根据P＝知，当电阻最大时，电功率最小，所以当旋转扇形开关S接在bc，即只有R2连入电路时为低温挡；

（2）当两电阻并联时，旋转扇形开关S接触cd时电阻最小，

此时电路的总电阻R并＝＝＝Ω，

在高温挡工作1min产生的热量是：

Q＝W＝t＝×60s＝3.96×105J。

故答案为：bc；3.96×105。

4．【解析过程】由电路图可知，开关S接触a、b两个触点时，电路断路，电路的功率为0W；

开关S接触b、c两个触点时，电路为R2的简单电路；

开关S接触d、e两个触点时，电路为R1的简单电路；

开关S接触c、d两个触点时，R1与R2并联；

由题知，R1＜R2，

当R1与R2并联时（S接触c、d），电路中总电阻最小，电源电压一定，由P＝知，此时保暖鞋电功率最大，为高温挡；

只有R2接入电路时（S接触b、c）电路电阻最大，此时保暖鞋电功率最小为低温挡；

只有R1接入电路时（S接触d、e）电路电阻较大，此时保暖鞋电功率最较为中温挡；

（2）高温挡时，两电阻并联，

由并联电路特点和Q＝W＝t可得，高温挡工作1min产生的热量：

Q＝Q1+Q2＝t+t＝×60s+×60s＝1080J。

故答案为：b、c；1080。

5．【解析过程】由电路图可知，开关S接触a、b两个触点时，电路断路，电路的功率为0W；

开关S接触b、c两个触点时，电路为R2的简单电路；

开关S接触d、e两个触点时，电路为R1的简单电路；

开关S接触c、d两个触点时，R1与R2并联；

由题知，R1＜R2，

当R1与R2并联时（S接触c、d），电路中总电阻最小，电源电压一定，由P＝知，此时保暖鞋电功率最大，为高温挡；

只有R2接入电路时（S接触b、c）电路电阻最大，此时保暖鞋电功率最小为低温挡，此时功率为：P2＝＝＝6W；

只有R1接入电路时（S接触d、e）电路电阻较大，此时保暖鞋电功率最较为中温档，此时功率为：P2＝＝＝12W；

（2）高温挡时，两电阻并联，

由并联电路特点，它的高温挡功率：

P＝P1+P2＝6W+12W＝18W；

它的高温挡工作1min产生的热量：

Q＝W＝Pt＝18W×60s＝1080J。

故答案为：6；12；18；1080。

6．【解析过程】

（1）电热宝在低温挡时，开关S1断开、S2接a，R1和R2串联，此时电路的电阻最大，电源电压一定，由P＝可知其功率最小，为低温状态；

（2）水的体积V＝1L＝1×10﹣3m3，

由ρ＝得：水的质量m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，

水吸收的热量：

Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（80℃﹣40℃）＝1.68×105J，

由P＝得：

消耗的电能W＝Pt＝500W×8×60s＝2.4×105J，

电热宝的效率是η＝×100%＝×100%＝70%。

答：（1）开关S1断开、S2接a；

（2）电热宝的效率为70%。

7．【解析过程】（1）电热水器工作时消耗的电能转化为了内能，因此中温挡正常工作10分钟产生的热量：Q＝W＝UIt＝220V×5A×10×60s＝6.6×105J；

（2）S1闭合，S2接b时，电阻R1接入电路，电热水器处于中温挡；由I＝可知，电阻R1的阻值：R1＝＝＝44Ω；

S1断开，S2接b时，电阻R1与R2串联，电热水器处于低温挡；此时电路的总电阻：R＝R1+R2＝44Ω+66Ω＝110Ω；

此时电路中的电流：I′＝＝＝2A；

（3）当S1闭合，S2接a时，电阻R1与R2并联，由P＝可知，电热水器处于高温挡；

此时通过R1的电流：I1＝＝＝5A；

通过R2的电流：I2＝＝＝A；

由于并联中，干路电流等于各支路电流之和，故干路电流：I2＝5A+A＝A，

则电路功率：P＝UI＝220V×A≈1833.3W。

故答案为：（1）6.6×105；（2）2；（3）S1闭合，S2接a；1833.3W。

8．【解析过程】

（1）低温挡工作10min，加热坐垫产生的热量：

Q＝W＝P低t＝12W×10×60s＝7200J；

（2）开关S断开时，R1与R2串联，加热坐垫为低温挡，

由P＝UI＝可得，电路的总电阻：

R＝＝＝12Ω，

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，

所以，R2的阻值：R2＝R﹣R1＝12Ω﹣4Ω＝8Ω；

（3）开关S闭合时，电路为R1的简单电路，加热坐垫为高温挡，

则高温挡电功率：

P高＝＝＝36W。

答：（1）低温挡工作10min，加热坐垫产生的热量是7200J；

（2）R2的阻值是8Ω；

（3）高温挡电功率是36W。

9．【解析过程】

（1）由电路图可知，S接2触点时，电路中只有R0，电阻较小，由P＝可知，此时电饭煲功率较大，电饭煲处于高温烧煮挡；S接1触点时，电路中R和R0串联，电阻较大，由P＝可知，此时电饭煲功率较小，电饭煲处于保温挡。

（2）由题意知，高温烧煮挡时功率为1100W，由P＝可知，电阻R0的阻值为：R0＝＝＝44Ω；

保温挡时电路的总功率为22W，总电阻为：R串＝＝＝2200Ω，

所以R＝R串﹣R0＝2200Ω﹣44Ω＝2156Ω；

（3）高温挡工作10min，电路产生的热量：Q＝W＝P高温t＝1100W×10×60s＝6.6×105J。

答：（1）电饭煲在高温挡时，开关S应与触点2接触；

（2）电阻R的阻值2156Ω；

（3）当电饭煲在高温挡正常工作10 min，电饭煲产生的热量为6.6×105 J。

10．【解析过程】

（1）由图知，两开关同时闭合时，两电阻并联，只闭合S1时，为R1的简单电路；

因为并联的总电阻小于其中任一分电阻，根据P＝可知，只闭合S1时，电阻较大，功率较小，为低温挡，

电热丝R1的阻值：R1＝＝＝8.8Ω；

（2）用高温挡淋浴时，淋浴20min共用水100L，

由密度公式得，水的质量：

m＝ρV＝1.0×103kg/m3×100×10﹣3m3＝100kg；

水从初温20℃升高到40℃吸收的热量：

Q＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（40℃﹣20℃）＝8.4×106J；

由题知，假设热水器电热丝正常工作且产生的热量全部被水吸收，

则消耗的电能：W＝Q＝8.4×106J；

该热水器高温挡功率：

P高＝＝＝7000W。

答：（1）电热丝R1的阻值为8.8Ω；

（2）该热水器高温挡功率为7000W。

11．【解析过程】由电路图可知，开关都闭合后，两电阻并联。

（1）由I＝可得，R1两端的电压：U＝I1R1＝2A×10Ω＝20V；

（2）因并联电路中各支路两端的电压相等，

所以，R2通过的电流：I2＝＝＝2A；

（3）因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，

所以，干路电流：I＝I1+I2＝2A+2A＝4A，

通电1min整个电路产生的热量：

Q＝W＝UIt＝20V×4A×60s＝4800J。

答：（1）R1两端的电压为20V；

（2）R2通过的电流为2A；

（3）通电1分钟，整个电路产生的热量是4800J。

12．【解析过程】

（1）由图知，当闭合开关S1，并将S2拨至位置a时，R1和R2并联接入电路，此时电路中的总电阻最小，电源电压不变，由P＝可知，此时总功率最大，热水器处于高温挡；

（2）当断开S1，并将S2拨至位置b时，R1和R2串联接入电路，由P＝可知，此时总功率最小，热水器处于低温挡；

此时热水器正常工作5min内电热丝产生的热量：

Q＝t＝×5×60s＝1.32×105J；

（3）只闭合开关S1时，电路为R1的基本电路，热水器处于中温挡；

此时电路的功率：P中＝＝＝550W；

答：（1）当闭合开关S1，并将S2拨至位置a时，热水器处于高温挡；

（2）低温挡正常工作5min内电热丝产生的热量为1.32×105J；

（3）中温挡正常工作时热水器的功率为550W。

13．【解析过程】（1）由电热水器的铭牌知，低温挡的额定电流为2A，所以低温挡正常工作时的额定功率：

P低＝U额I低＝220V×2A＝440W；

（2）由热水器的铭牌知，中温挡的额定电流为5A，正常工作10分钟产生的热量：

Q＝W＝U额I中t＝220V×5A×10×60s＝6.6×105J；

（3）①由电路图知：开关S1断开、S2接b时，两电阻串联，热水器电阻最大，由P＝知，热水器处于低温挡，

由串联电路特点和欧姆定律有：I低＝，即：2A＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，

②由电路图知：开关S1闭合、S2接b时，只有电阻R1接入电路，热水器处于中温挡，

此时I中＝，即5A＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②；

由①②解得：R1＝44Ω，R2＝66Ω；

③由电路图知：开关S1闭合、S2接a时，两电阻并联，此时热水器电阻最小，功率最大，

由并联电路特点和欧姆定律可得，热水器处于高温挡电流：

I高＝+＝+≈8.3A，

答：（1）低温挡正常工作时的额定功率是440W。

（2）中温挡正常工作10分钟产生的热量是6.6×105J。

（3）高温挡正常工作时的额定电流是8.3A。