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2024浙江中考物理二轮重点专题研究 微专题 家用电器类相关计算及电路模型建构（课件）
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这是一份2024浙江中考物理二轮重点专题研究 微专题 家用电器类相关计算及电路模型建构（课件），共32页。PPT课件主要包含了家用电器类相关计算，低温挡，452×105，电路模型建构，绝缘体，多挡位电路模型，R1与R2，S1断开S2接A，R1＋R2，例4典型情境拓展等内容，欢迎下载使用。
1. (2023绍兴23题6分)图甲是某电烤箱的内部简化电路图，图乙是电烤箱铭牌的部分信息，R0和R均为电热丝，其他电阻均忽略不计，已知R＝202欧。(1)电烤箱A、B触点中连接火线的是________触点。
(2)闭合总开关，将旋钮开关转到如图所示位置，此时电烤箱处于________(选填“高温挡”或“低温挡”)。(3)在额定电压下，电烤箱高温挡工作2分钟产生内能__________焦。
2.电加热眼罩对缓解眼疲劳有一定效果。如图甲是一款市场上的产品，小敏查阅使用说明书，其相关参数如下表乙。(1)当该款眼罩还剩10%的电池容量时，在额定电压下充电，充满电至少需要多少时间？
解：t＝ ＝1.44 h
(2)图丙是小敏设计的可以手动调节高、中、低三挡加热的电热眼罩原理图。电源电压U恒为4.8伏，已知电热丝R1阻值为4欧，电热丝R2阻值为6欧，开关S3只接a或b。①丙图电路中S1闭合，S2断开，S3接a时，加热电路为________(选填“高”“中”或“低”)温挡。②中温挡功率为多少瓦？ ③高温挡工作20分钟，眼罩消耗的电能为多少焦？
②当S1闭合，S2闭合，S3接a时电路为中温挡，P1＝ ＝ ＝5.76 W③当S1闭合，S2闭合，S3接b时电路为高温挡，R2的功率：P2＝ ＝ ＝3.84 WR1的功率：P1＝5.76 W则总功率：P＝P1＋P2＝5.76 W＋3.84 W＝9.6 W则眼罩消耗的总电能：W＝Pt＝9.6 W×20×60 s＝11 520 J
3. 人们对自我保健越来越关注。图甲为某品牌足浴盆及相关参数。其内部电路可分为工作电路和控制电路两部分(如图乙所示)。闭合总开关S，当足浴盆有水注入到一定量时压控开关S1、S2就会自动闭合，此时R1、R2会同时工作，加热至40 ℃时，控制电路中的电磁铁会将衔铁吸合，自动进入保温模式。
(1)图乙的工作电路中，处于保温状态时，工作的电阻是______。压控开关S1的作用是防止______________________________，达到保护电路的目的。(2)控制电路中电磁铁线圈的电阻为100欧，为电磁铁供电的电池电压为6伏，Rx为热敏电阻，阻值随温度变化关系可由图丙中的某条曲线表示。当线圈中的电流大于或等于20毫安时，控制电路中继电器的衔铁被吸合，则Rx的阻值随温度变化的曲线为图丙中的________。
足浴盆中没水时电路处于工作状态
(3)求R2的阻值。(4)在一次使用过程中，加热时间为5分钟，保温时间为20分钟，则整个过程中消耗了多少电能？
解：(3)P2＝P加热－P保温＝2 100 W－100 W＝2 000 WR2＝ ＝ ＝24.2 Ω(4)W加热＝P加热t加热＝2 100 W×5×60 s＝6.3×105 JW保温＝P保温t保温＝100 W×20×60 s＝1.2×105 JW总＝W加热＋W保温＝6.3×105 J＋1.2×105 J＝7.5×105 J
4. (2023台州32题11分)电热水壶由分离式底座和壶身两个部分组成。分离式底座由电源线、圆形底座和供电插座组成，如图甲；电热水壶内部简化电路，如图乙。(1)为防止触电，供电插座的外壳材料应是_______(选填“绝缘体”或“导体”)。(2)电热水壶额定电压为220 V，额定功率为1 000 W。求：①电阻R1的阻值是多少？②正常工作时，烧开一壶水需要300 s，消耗多少电能？
解：①由P＝ 可得，电阻R1的阻值R1＝ ＝ ＝48.4 Ω②烧开一壶水消耗的电能W＝Pt＝1 000 W×300 s＝3×105 J
(3)为满足人们随时取用热水需求，电热水壶需设置保温功能。现有一个温控开关(一定温度时，可以自动断开或闭合；元件符号为“ ”)，一个阻值远大于R1的定值电阻R2(元件符号为“ ”)。要求利用提供的器材，对原电热水壶的简化电路进行改进。实现既可加热又能保温的功能，且加热功率保持不变。请画出电路图，并说明保温的工作原理。
S闭合，温控开关处于断开状态，R1、R2同时工作，根据P＝ ，当电路中总电阻R最大时，电路功率最小，此时电路处于保温状态，如答图所示。
5. (2021嘉兴33题8分)学习了电学知识后，某科学兴趣小组开展制作“电热水壶”的项目化学习。【项目任务】制作一款电热水壶。经过小组同学讨论后确定电热水壶的要求如下：容积：1 L；功能：①加热；②保温；性能：能在7分钟内将1 L水从20 ℃加热到100 ℃(不计热量损失)。
【方案设计】为实现上述功能，同学们利用两个不同阻值的电阻(R1
【方案反思】有同学认为电器设计还应考虑使用安全，从安全角度提出一条设计建议_________________________________________________________________________。【项目制作】……
从安全角度分析：在加热的支路上增加温度控制开关．(合理即可)
多挡位用电器工作时所处状态的判断方法：多挡位用电器的挡位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。 根据P＝ 可知，R总越大，P实越小，挡位越低；R总越小，P实越大，挡位越高。
例1 某电饭锅有高温和低温两个挡，其内部简化电路可能存在如图所示的三种情况。(1)图甲中，当S闭合、S1断开时，电阻_______(选填“R1”“R2”或“R1与R2”)连入电路，电饭锅处于____(选填“高温”或“低温”)挡；当S、S1均闭合时，电阻______(选填“R1”或“R2”)被短路，电饭锅处于______(选填“高温”或“低温”)挡。
(2)图乙中，当S闭合、S1断开时，处于______挡，当S、S1均闭合时，处于________挡。(3)图丙中，当开关S接________时为高温挡，当开关S接________时为低温挡。
例2 多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图甲是某品牌养生壶简化电路图。[ρ水＝1×103 kg/m3，c水＝4.2×103J/(kg·℃)]第1步：判断电路，分析挡位(1)当S2断开，S1闭合，养生壶处于______挡。(2)当养生壶处于低温挡时，电路中开关的闭合情况是______________。
S1闭合，S2接B依据：由图甲知，当开关S1闭合，S2接B时，电阻R1、R2并联，电路中的总电阻最小，由P＝ 可知，总功率最大，所以此状态为高温挡
(3)开关S1、S2处于什么状态，养生壶为高温挡，说明判断依据。
第2步：铭牌信息解读(4)养生壶正常工作时的电压为______V。(5)低温挡时电路中的电功率为____W。(6)中温挡时电路中的电功率为____W。
第3步：相关物理量的计算(7)中温挡时电路中的电流为____A，电阻R1的阻值为____Ω。(8)低温挡时电路中的电流为____A，电阻R2阻值为____Ω，此时电阻R2的电功率为______W。(9)高温挡电功率为______W。(10)夏天在傍晚时候，用电高峰期，小金关闭了家中的其他用电器，该壶在加热过程中家用电能表(图丙)的转盘6 min内转了300转，此过程中养生壶消耗的电能和实际电功率各是多少？
解：3 000 r/(kW·h)表示电路中每消耗1 kW·h的电能，电能表的转盘转3 000 revs，转盘转300转消耗的电能W高＝ kW·h＝ ×3.6×106 J＝3.6×105 J养生壶的实际功率P实＝ ＝ ＝1 000 W
二、多挡位电路模型建构例3 小明对家里的电中药壶进行观察，并用水替代中药进行了相关研究。收集和记录数据如下表，请你结合他的调查研究，完成下列问题。
第一步：分析情境，提取信息①电源：220 V 50 Hz→U＝220 V②壶内加热体由两个相同的发热电阻组成→电阻R1、R2，且R1＝R2③高温(1 100 W)，低温未知→有两个挡位，且P高＝1 100 W
第二步：建构电路模型(1)电路图：包括________、开关(未知)、用电器(电热丝2个)。由于R1＝R2＝R，则电路的可能状态如下：
第三步：利用规律，解决问题(2)挡位分析：根据P＝UI、I＝ 知P＝ ，由于U＝220 V，则R最______时，P最大，则R最______时，P最小。由于电中药壶有两种挡位，则需通过开关控制电阻的通断情况。(3)电路设计
(4)求电中药壶内部一个发热电阻的阻值。(5)求高温加热时，电中药壶的加热效率。
(4)高温挡时，两电阻并联，P＝ ，R并＝ ＝ ＝44 Ω，由等值电阻的并联规律，R并＝ ，故R1＝R2＝88 Ω(5)用高温挡加热5 min，将水加热到50 ℃，水吸收的热量Q＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(50 ℃－20 ℃)＝2.52×105 J用高温挡加热5 min消耗的电能W＝P高t＝1 100 W×5×60 s＝3.3×105 J高温加热时，电中药壶的加热效率η＝ ×100%＝ ×100%≈76.4%
1. (2023绍兴23题6分)图甲是某电烤箱的内部简化电路图，图乙是电烤箱铭牌的部分信息，R0和R均为电热丝，其他电阻均忽略不计，已知R＝202欧。(1)电烤箱A、B触点中连接火线的是________触点。
(2)闭合总开关，将旋钮开关转到如图所示位置，此时电烤箱处于________(选填“高温挡”或“低温挡”)。(3)在额定电压下，电烤箱高温挡工作2分钟产生内能__________焦。
2.电加热眼罩对缓解眼疲劳有一定效果。如图甲是一款市场上的产品，小敏查阅使用说明书，其相关参数如下表乙。(1)当该款眼罩还剩10%的电池容量时，在额定电压下充电，充满电至少需要多少时间？
解：t＝ ＝1.44 h
(2)图丙是小敏设计的可以手动调节高、中、低三挡加热的电热眼罩原理图。电源电压U恒为4.8伏，已知电热丝R1阻值为4欧，电热丝R2阻值为6欧，开关S3只接a或b。①丙图电路中S1闭合，S2断开，S3接a时，加热电路为________(选填“高”“中”或“低”)温挡。②中温挡功率为多少瓦？ ③高温挡工作20分钟，眼罩消耗的电能为多少焦？
②当S1闭合，S2闭合，S3接a时电路为中温挡，P1＝ ＝ ＝5.76 W③当S1闭合，S2闭合，S3接b时电路为高温挡，R2的功率：P2＝ ＝ ＝3.84 WR1的功率：P1＝5.76 W则总功率：P＝P1＋P2＝5.76 W＋3.84 W＝9.6 W则眼罩消耗的总电能：W＝Pt＝9.6 W×20×60 s＝11 520 J
3. 人们对自我保健越来越关注。图甲为某品牌足浴盆及相关参数。其内部电路可分为工作电路和控制电路两部分(如图乙所示)。闭合总开关S，当足浴盆有水注入到一定量时压控开关S1、S2就会自动闭合，此时R1、R2会同时工作，加热至40 ℃时，控制电路中的电磁铁会将衔铁吸合，自动进入保温模式。
(1)图乙的工作电路中，处于保温状态时，工作的电阻是______。压控开关S1的作用是防止______________________________，达到保护电路的目的。(2)控制电路中电磁铁线圈的电阻为100欧，为电磁铁供电的电池电压为6伏，Rx为热敏电阻，阻值随温度变化关系可由图丙中的某条曲线表示。当线圈中的电流大于或等于20毫安时，控制电路中继电器的衔铁被吸合，则Rx的阻值随温度变化的曲线为图丙中的________。
足浴盆中没水时电路处于工作状态
(3)求R2的阻值。(4)在一次使用过程中，加热时间为5分钟，保温时间为20分钟，则整个过程中消耗了多少电能？
解：(3)P2＝P加热－P保温＝2 100 W－100 W＝2 000 WR2＝ ＝ ＝24.2 Ω(4)W加热＝P加热t加热＝2 100 W×5×60 s＝6.3×105 JW保温＝P保温t保温＝100 W×20×60 s＝1.2×105 JW总＝W加热＋W保温＝6.3×105 J＋1.2×105 J＝7.5×105 J
4. (2023台州32题11分)电热水壶由分离式底座和壶身两个部分组成。分离式底座由电源线、圆形底座和供电插座组成，如图甲；电热水壶内部简化电路，如图乙。(1)为防止触电，供电插座的外壳材料应是_______(选填“绝缘体”或“导体”)。(2)电热水壶额定电压为220 V，额定功率为1 000 W。求：①电阻R1的阻值是多少？②正常工作时，烧开一壶水需要300 s，消耗多少电能？
解：①由P＝ 可得，电阻R1的阻值R1＝ ＝ ＝48.4 Ω②烧开一壶水消耗的电能W＝Pt＝1 000 W×300 s＝3×105 J
(3)为满足人们随时取用热水需求，电热水壶需设置保温功能。现有一个温控开关(一定温度时，可以自动断开或闭合；元件符号为“ ”)，一个阻值远大于R1的定值电阻R2(元件符号为“ ”)。要求利用提供的器材，对原电热水壶的简化电路进行改进。实现既可加热又能保温的功能，且加热功率保持不变。请画出电路图，并说明保温的工作原理。
S闭合，温控开关处于断开状态，R1、R2同时工作，根据P＝ ，当电路中总电阻R最大时，电路功率最小，此时电路处于保温状态，如答图所示。
5. (2021嘉兴33题8分)学习了电学知识后，某科学兴趣小组开展制作“电热水壶”的项目化学习。【项目任务】制作一款电热水壶。经过小组同学讨论后确定电热水壶的要求如下：容积：1 L；功能：①加热；②保温；性能：能在7分钟内将1 L水从20 ℃加热到100 ℃(不计热量损失)。
【方案设计】为实现上述功能，同学们利用两个不同阻值的电阻(R1
【方案反思】有同学认为电器设计还应考虑使用安全，从安全角度提出一条设计建议_________________________________________________________________________。【项目制作】……
从安全角度分析：在加热的支路上增加温度控制开关．(合理即可)
多挡位用电器工作时所处状态的判断方法：多挡位用电器的挡位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。 根据P＝ 可知，R总越大，P实越小，挡位越低；R总越小，P实越大，挡位越高。
例1 某电饭锅有高温和低温两个挡，其内部简化电路可能存在如图所示的三种情况。(1)图甲中，当S闭合、S1断开时，电阻_______(选填“R1”“R2”或“R1与R2”)连入电路，电饭锅处于____(选填“高温”或“低温”)挡；当S、S1均闭合时，电阻______(选填“R1”或“R2”)被短路，电饭锅处于______(选填“高温”或“低温”)挡。
(2)图乙中，当S闭合、S1断开时，处于______挡，当S、S1均闭合时，处于________挡。(3)图丙中，当开关S接________时为高温挡，当开关S接________时为低温挡。
例2 多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图甲是某品牌养生壶简化电路图。[ρ水＝1×103 kg/m3，c水＝4.2×103J/(kg·℃)]第1步：判断电路，分析挡位(1)当S2断开，S1闭合，养生壶处于______挡。(2)当养生壶处于低温挡时，电路中开关的闭合情况是______________。
S1闭合，S2接B依据：由图甲知，当开关S1闭合，S2接B时，电阻R1、R2并联，电路中的总电阻最小，由P＝ 可知，总功率最大，所以此状态为高温挡
(3)开关S1、S2处于什么状态，养生壶为高温挡，说明判断依据。
第2步：铭牌信息解读(4)养生壶正常工作时的电压为______V。(5)低温挡时电路中的电功率为____W。(6)中温挡时电路中的电功率为____W。
第3步：相关物理量的计算(7)中温挡时电路中的电流为____A，电阻R1的阻值为____Ω。(8)低温挡时电路中的电流为____A，电阻R2阻值为____Ω，此时电阻R2的电功率为______W。(9)高温挡电功率为______W。(10)夏天在傍晚时候，用电高峰期，小金关闭了家中的其他用电器，该壶在加热过程中家用电能表(图丙)的转盘6 min内转了300转，此过程中养生壶消耗的电能和实际电功率各是多少？
解：3 000 r/(kW·h)表示电路中每消耗1 kW·h的电能，电能表的转盘转3 000 revs，转盘转300转消耗的电能W高＝ kW·h＝ ×3.6×106 J＝3.6×105 J养生壶的实际功率P实＝ ＝ ＝1 000 W
二、多挡位电路模型建构例3 小明对家里的电中药壶进行观察，并用水替代中药进行了相关研究。收集和记录数据如下表，请你结合他的调查研究，完成下列问题。
第一步：分析情境，提取信息①电源：220 V 50 Hz→U＝220 V②壶内加热体由两个相同的发热电阻组成→电阻R1、R2，且R1＝R2③高温(1 100 W)，低温未知→有两个挡位，且P高＝1 100 W
第二步：建构电路模型(1)电路图：包括________、开关(未知)、用电器(电热丝2个)。由于R1＝R2＝R，则电路的可能状态如下：
第三步：利用规律，解决问题(2)挡位分析：根据P＝UI、I＝ 知P＝ ，由于U＝220 V，则R最______时，P最大，则R最______时，P最小。由于电中药壶有两种挡位，则需通过开关控制电阻的通断情况。(3)电路设计
(4)求电中药壶内部一个发热电阻的阻值。(5)求高温加热时，电中药壶的加热效率。
(4)高温挡时，两电阻并联，P＝ ，R并＝ ＝ ＝44 Ω，由等值电阻的并联规律，R并＝ ，故R1＝R2＝88 Ω(5)用高温挡加热5 min，将水加热到50 ℃，水吸收的热量Q＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(50 ℃－20 ℃)＝2.52×105 J用高温挡加热5 min消耗的电能W＝P高t＝1 100 W×5×60 s＝3.3×105 J高温加热时，电中药壶的加热效率η＝ ×100%＝ ×100%≈76.4%
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