2024年中考物理二轮复习重难点汇编（讲义） 多挡位电热器的相关计算

这是一份2024年中考物理二轮复习重难点汇编（讲义） 多挡位电热器的相关计算，共16页。学案主要包含了多个加热电阻的电热器，只有一个加热电阻的电热器，中考题型分析等内容，欢迎下载使用。
1.“网络式”复习法：即采用章、节、标题、要点四个层次对教材进行梳理和编织记忆网络。
2.提高“回头率”：为了防止遗忘，就要采用提高“回头率”的`方法，即看完一节、一章、一部分之后，再回头扫视一遍，这样知识得到了系统的巩固，效果很好。
3.“空想法”：所谓空想法就是不看课本回想看过的内容;或看课本的大纲填充细节。
4.树形图：复习时，可以在每门考试科目众多的参考书中，选出一本较有代表性的参考书，通读全书后，理出该领域研究的主要线索。
5.梳理错题法：把综合复习阶段做过的所有习题重新浏览一遍。把曾经做错并改正后的题重点看一遍。
6.“齐头并进”法：在复习过程中，由于要复习的学科多，所以必须合理安排时间。学科和学科之间不可偏废。可将每天的时间划分为大致相等的5部分，用于7门课的复习，弱科花的时间稍多一些。
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 \* GB3 ①当电路中电阻越大，电功率越小，为低挡位（保温挡）工作；
= 2 \* GB3 ②当电路中电阻越小，电功率越大，为高挡位（加热挡）工作；
= 3 \* GB3 ③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U，通电时间为t，则它产生的热量的表达式：______。
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=4.2×103J/(kg⋅℃)
★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。
(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的阻值多大？
(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？【c水=4.2×103J/kg⋅℃】
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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______ J。
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______J。
7.图甲是一种家用电暖器，图乙是其简化的电路图，已知R1R2，
∴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：S、S1、S2；Q=U2R2t。
(1)根据P=U2R可知，在电源的电压不变时，要调到电热器的高温档位，应使电路中的总电阻最小，根据电阻的并联特点可知两电阻并联时电路中的总电阻最小，据此判断需要闭合的开关；
(2)当电路中只有R2工作时，电热器处于中温档位，根据焦耳定律求出通电时间为t内产生的热量。
本题考查了电功率公式和焦耳定律的灵活应用，关键是根据电阻的并联特点和两电阻之间的关系确定电热器的档位。
2.【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=0.05m3，
由ρ=mV可得，水的质量：
m=ρV=1.0×103kg/m3×0.05m3=50kg，
则水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg⋅℃)×50kg×40℃=8.4×106J，
若消耗的电能W=Q吸=8.4×106J，
则电热水壶的功率P=Wt=8.4×106J40×60s=3500W，
所以，加热档位为高温档，消耗的电能：
W′=P高t=4000W×40×60s=9.6×106J，
此过程电热水器的效率：
η=Q吸W×100%=8.4×106J9.6×106J×100%=87.5%。
答：(1)电热水器的高、中档功率分别是4000W、2000W；
(2)此过程电热水器的效率为87.5%。
【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Q吸=cm△t求出水吸收的热量，根据W=Q吸=Pt求出不计热量损失时的加热功率然后确定加热档位，再根据W=Pt求出消耗的电能，利用η=Q吸W×100%求出电热水器的效率。
本题考查了电阻的串并联和电功率公式、吸热公式、密度公式的应用，关键是电热水器的开关处于不同位置时档位的判断。
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，
所以R=R总−R0=1100Ω−48.4Ω=1051.6Ω；
(3)水吸收的热量：
Q吸=cm(t2−t1)=4.2×103J/(kg⋅℃)×2kg×(100℃−30℃)=5.88×105J；
热水壶消耗的电能：W=Pt=1000W×14×60s=8.4×105J，
热水壶的效率：η=Q吸W×100%=5.88×105J8.4×105J×100%=70%。
答：(1)在保温档正常工作时，电路中的电流是0.2A；
(2)电热丝R0、R的阻值分别是48.4Ω和1051.6Ω；
(3)热水壶的效率是70%。
【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Q吸=cm△t来计算热量；消耗的电能可利用公式W=Pt来计算，热水壶的效率则是吸收的热量与消耗的总电能的比。
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；8；2160。
(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；根据串联电路的电阻特点和P=U2R可知高温挡、低温挡以及关挡的电路连接；根据欧姆定律算出电热丝R1两端的电压，由串联电路电压的规律算出电热丝R2两端的电压；
(2)根据Q=I2Rt=U2R1t求出高温挡加热时座椅垫工作1min产生的热量。
本题考查串联电路的特点、欧姆定律公式以及焦耳定律的应用，能正确分析不同状态下的电路连接是解题的关键。
6.【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；52800。
(1)电路电压U一定，由P=U2R可知，电阻越大，电功率越小，分析电路图确定电饭锅的状态；
(2)由I=UR计算电路中电流，由Q=I2Rt计算通电1min电路产生的热量。
本题考查欧姆定律和电功率公式应用以及电热的计算，分析清楚电路结构是关键。
7.【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