专题15 电热器及其挡位问题--最新中考物理二轮复习考点讲解与题型专练

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专题15 电热器及其挡位问题
知识一 提出问题
(1)现有两只电阻R1，R2(R1>R1)，一个电压为U的电源，你可以组装几种出连接方式不同的电路?
(2)这些连接方式中电路总电阻分别是多少?关系如何?
(3)这些连接方式中电路总功率分别是多少?关系如何?
结论:由P=U2/R 可知:当U一定时，发热功率P与电阻R成反比，即电阻越大发热功率越小，电阻越小发热功率越大。
知识点二 电热器多档问题
（1）串联电路的多档问题
①短路式:两个电阻串联，把开关与其中一个电阻并联，如下图所示。当闭合开关时，有一个电阻短路，只有一个电阻工作，此时为高温档:当断开开关时，两电阻串联，电阻大一些，电热器的功率小一些，此时为低温档。
②单刀双掷式:主要工作电阻放在干路上，一条支路用导线，一条支路连接附加电阻。当开关掷向附加电阻的支路时，两电阻串联，为低温档:当开关向导线支路时，只有主要工作电阻工作，此时为高温档。
③公式计算:闭合S时，R短路，为高温档:P=U2/R闭合S断开时，R、R串联，为低温档:
R是发热电阻R是分压电阻时，P低=[U/(R+R)]2/R
R、R都是发热电阻时，P高=U2/(R1+R2)
（2）并联电路的多档问题
公式计算:
闭合S1接b S2断开时，低温档:P=U2/（R1+R2）
只闭合S₂时，中温档:P=U2/R1
闭合 S1接a、S₂时，高温档:P=U2/R1+U2/R2
（2023•营口）某款带保温功能的电水壶，其简化电路图如图所示。S为总开关，S1为自动控制开关，R1和R2为阻值不变的发热电阻，R2＝840Ω，加热功率为1210W。电水壶将质量1kg、初温20℃的水烧开，加热效率为84%。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），标准大气压]。求：
（1）水吸收的热量；
（2）把水烧开需要多长时间（结果保留整数）；
（3）电水壶的保温功率。
（2023•随州）如图1是陈老师办公室电热水壶的照片，如图2是其内部电路的简化图。电路主要由并联的两个支路组成：一支路是由指示灯（2V 0.1W）和“限流电阻”串联而成；另一支路接有发热盘（发热电阻）。已知电源电压为220V，水的比热容为4.2×103J•（kg•℃）﹣1。
（1）判断“限流电阻”是“大电阻”还是“小电阻”（小于10Ω为“小电阻”，大于100Ω为“大电阻”）。直接写出你判断的结论无需证明无需说明理由。 。
（2）用该电热水壶给壶内1kg、20℃的水加热，已知加热功率为1000W，加热时80%的热量被壶内的水吸收，求多长时间可以将水烧开（100℃）？
（2023•山西）如图是某多功能电饭锅，具有加热和保温两挡功能（S1为总开关，S2为温控开关），其内部有两个加热电阻丝R1和R2（R1的电阻是198Ω，R2的电阻是44Ω）。某次将2kg初温为20℃的米和水加热到100℃，然后自动转入保温状态。下表是电饭锅铭牌上的部分参数，求解下列问题。[米和水混合物的比热容为4.0×103J/（kg•℃）]
（1）加热过程中，米和水吸收的热量。
（2）正常加热时，通过电路的电流。
（3）请你在虚线框内画出电饭锅的电路图，并结合所画的电路图说明开关是何种状态时电饭锅处于加热状态。

（2023•安徽）为估测一个电热水壶烧水时的电功率，小林在壶中装入质量为1kg的水，接入家庭电路中，通电加热210s，水温从20℃上升到70℃。已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。
（1）求该过程中水吸收的热量；
（2）若电流产生的热量全部被水吸收，请通过计算估测该热水壶的电功率；
（3）用上述方案估测出的电功率与实际功率相比，偏大还是偏小？简要说明原因。
（2023•无锡）图甲是某型号电开水器结构简图，图乙是它的电路原理图，控制进水口的浮球阀由不锈钢浮球、绕O点转动的金属杆ABC、连杆CD、活塞组成。使用时，将插头插入家庭电路的插座中，电压为220V。冷水自进水口进入冷水箱，再经连通管进入煮水箱，当冷水箱水位达到设定高度，浮球浮起，AB水平，连杆CD水平向右推动活塞堵住进水口，停止进水，同时开关S2闭合，开关S1与触点2接通，煮水箱中的电热管R1工作，额定煮水功率为3300W，水沸腾后经出水管溢入贮水箱，冷水再补充入煮水箱，冷水箱中水位下降，进水口打开进水，同时S2断开，重复上述过程，至贮水箱中注满水后，开关S1与触点1接通，贮水箱中的电热管R2工作，进行保温，额定保温功率为660W。保温时，S3同时接通，当电磁铁线圈中的电流达到0.02A，衔铁P被吸起（开关断开）；当电磁铁线圈中电流减小到0.01A，衔铁P被释放（开关重新接通），使贮水箱内热水温度维持在90℃～95℃．R3是定值电阻。RT是热敏电阻，其温度与贮水箱内水温相同，温度每升高1℃，电阻减小100Ω，电磁铁线圈的电阻忽略不计。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg]
（1）该电开水器正常工作时，熔断器上通过的最大电流为 。
A.3A B.12A C.15A D.18A
（2）该电开水器煮水箱电热管R1连续正常工作1小时能产生33L的开水，若冷水温度为22℃，开水温度为100℃，则煮水箱的加热效率为多少？
（3）冷水箱中的浮球质量为0.55kg，金属杆ABC质量和体积忽略不计，进水口被活塞堵住不能进水时，若浮球恰好一半体积浸在水中，连杆CD受到活塞对它水平向左的推力为30N；若浮球全部浸没于水中，此时连杆能够承受活塞的水平推力为90N，则浮球体积为 m3，贮水箱中保温控制电路的电压U是 V。
（2022•碧江区 校级一模）下列用电器在各自的额定电压下工作相同的时间，其中产生热量最多的是（ ）
A．220V、700W的电饭锅
B．220V、700W的空调
C．220V、700W的城市路灯
D．110V、1000W的热水器
（2022•淮北模拟）某电动机正常工作时两端电压为U，通过电动机线圈的电流为I，电动机线圈电阻为r，则电动机正常工作时因发热而损失的功率为（ ）
A．UIB．I2rC．UI﹣I2rD．UI+I2r
（2022•麒麟区校级模拟）用两只相同的电加热器，分别给相同体积的水和某种油加热，在开始和加热3min时各记录一次温度，如下表所示．已知ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ油＝0.8×103kg/m3，加热的效率都为90%，油的末温没有达到它的沸点．下列说法正确的是（ ）
A．水和油的质量之比是4：5
B．这种油的比热容为2.1×103 J/（kg•℃）
C．加热3min，油吸收的热量比水吸收的热量多
D．加热效率没有达到100%，是因为电加热器没有把电能全部转化为内能
（2023•天山区校级一模）图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定功率为5W，电压表量程为0～15V，电流表量程为0～0.6A，在保证电路各元件安全的前提下，先只闭合开关S、S1，将滑片P从最右端b向左最大范围移动到a点，再断开开关S1，闭合开关S2，将滑片P从a点向右移动到最右端。图乙是这两次实验过程中绘制的电流表与电压表示数的关系图像，下列说法正确的是（ ）
A．小灯泡的额定电压为5V
B．电源电压为10V
C．只闭合开关S、S2，滑片P在a点时，定值电阻R2在5s内产生的热量为8J
D．只闭合开关S、S1，滑动变阻器R1的阻值变化范围为4Ω～32Ω
（2023•和平区校级三模）某品牌家用吸尘器及其铭牌如图所示，正常工作10秒时间内电动机做总功为 J，若电动机线圈电阻为1Ω，10秒时间内电动机线圈发热量是 J，该吸尘器电动机的效率为 %（保留整数）。
（2023•姑苏区校级模拟）如图是一款养生壶和它的电路简图，该壶有“加热”和“保温”两挡。电源电压为220V，电阻丝R1＝R2＝44Ω，当开关 闭合时，养生壶在“加热”挡工作。壶内1kg的水从20℃到烧开所需加热时间为336s。若不计热量损失，加热过程中电热壶的实际功率 （选填“小于”“大于”或“等于”）额定功率。[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），当地气压为1标准大气压]
（2023•贵池区二模）某品牌电热水杯如图甲所示，水杯容量为330mL，有高、中、低三个加热挡位，乙图为其工作电路简图，其中U恒为220V，R1＝200Ω，R2＝550Ω，若该电热水杯加热效率为90%，则用高温挡将满杯水从20℃加热到98℃，需要 s。
（2023•会昌县模拟）胡灏同学家的豆浆机铭牌和简化电路如图所示。豆浆机工作时加热器先加热，待水温达到64℃时温控开关闭合，电动机开始打磨且加热器继续加热，直到产出豆浆成品，电源开关自动断开。该同学用初温20℃，体积2L的水和少量豆子制作豆浆（豆子的质量可以忽略不计），设电源电压为220V恒定不变，不计导线的电阻。求：
（1）加热器的电阻R多大？
（2）体积为2L的水从20℃加热到64℃需要吸收的热量？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（3）如果在温控开关闭合前加热器产生的热量70%被水吸收，则加热器单独工作的时间是多少？
（4）本次制作豆浆共计用了18min，则本次制作豆浆共消耗的电能是多少？
（2023•东莞市模拟）如图甲为某款新型电饭煲，额定电压为220V，它采用了“聪明火”技术，智能化地控制不同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感，如图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1是自动控制开关。将电饭煲接入220V电路中，在电饭煲工作的30min内，它消耗的电功率随时间变化的图像如图丙所示。求：
（1）电饭煲运行在高温挡时，电路中的总电流；
（2）R2的阻值；
（3）0～30min电饭煲产生的总热量。
（2023•郓城县三模）如图甲是一款家庭用煮茶器，有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路图如图乙所示，R1和R2均为发热电阻，煮茶器部分参数如表。煮茶器的加热效率为80%。[水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）]，求：
（1）发热电阻R1的阻值；
（2）煮茶器中装满初温为20℃的水，在标准大气压下，将水刚好加热到沸腾，水吸收的热量；
（3）煮沸一壶水所用时间。
（2023•临淄区二模）图甲是一家用电暖器，有“低温”、“中温”、“高温”三挡，铭牌见表（“高温”挡功率空出），图乙为其简化的电路原理图，S是自我保护开关，电暖器跌倒时，S自动断开，切断电源，保证安全，闭合S1为“低温”挡。求：
（1）“低温”挡正常工作时的电阻是多少？
（2）“高温”挡正常工作时的总电流是多少？
（3）若某房间内空气质量为60kg，空气温度为10℃，设定空气的比热容为1.1×103J/（kg•℃）且保持不变，用该电暖器的“高温”挡正常工作20分钟，放出热量的50%被房间内的空气吸收，那么可使此房间的空气温度升高多少℃？
（2023•鞍山模拟）如图甲所示为家用智能电热马桶盖，图乙是其电路，R1和R2两个定值电阻（表示两个电热丝），单刀双掷开关S2可接a或b，该电路通过开关S1和S2的不同接法组合，实现“高温挡、中温挡、低温挡”三种加热功能。当开关S1断开，S2接a时电路的功率为44W，开关S1闭合，S2接a时电路的功率为88W：
（1）R2的阻值；
（2）开关S1闭合，S2接b时电路的功率；
（3）马桶圈的质量m＝650g，要让马桶圈的温度升高8℃，则用“高温挡”加热的方式需要多长时间。（设电热丝发热全部被马桶圈吸收，马桶圈材料的比热容c＝0.44×103J/（kg•℃））
容量/kg
3.0
额定电压/V
220
加热功率/W
1100
保温功率/W
200
加热时间（min）
0
3
水的温度（℃）
18
28
油的温度（℃）
18
43
产品尺寸（mm）
358×248×307
额定电压（V）
220
额定功率（W）
1100
豆浆机铭牌
最大容积
3L
额定频率
50Hz
额定电压
220V
加热器功率
880W
电动机功率
120W
装满水质量
1.5kg
额定电压
220V
保温挡功率
100W
加热挡功率
1000W
××牌电暖器
额定电压
220V
额定功率
低温挡
550W
中温挡
1100W
高温挡
频率
50Hz