人教版中考物理三轮冲刺疑难易错 专题11 电热器档位问题

这是一份人教版中考物理三轮冲刺疑难易错 专题11 电热器档位问题，文件包含专题11电热器档位问题-疑难易错题精选解析版doc、专题11电热器档位问题-疑难易错题精选原卷版doc等2份试卷配套教学资源，其中试卷共17页， 欢迎下载使用。
专题11 电热器档位问题
1．（2020•怀化）如图甲为新型电饭锅，它能智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感。小明了解到电饭锅的简化电路如图乙所示，R1和R2均为电热丝，S1和S2为温控开关，其中S2有A、B两个触点，可实现“高温”“中温”和“低温”三挡的转换。当S1闭合，S2连接触点A时，处于高温挡，高温功率1100W。已知R1＝55Ω，问：

（1）处于高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流是多大？
（2）求电阻R2的阻值。
（3）当S1断开，S2连接触点B时，处于低温挡，求此时电路的总功率。
（4）如图丙是在一次煮饭过程中电饭锅功率与时间的关系图像，求本次煮饭过程中电饭锅消耗的电能。
解：（1）高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流：
I＝＝＝5A；
（2）由电路图知，当S1闭合，S2连接触点A时，处于高温挡，电阻R1、R2并联，
通过R1的电流：
I1＝＝＝4A，
通过R2的电流：
I2＝I﹣I1＝5A﹣4A＝1A，
R2的阻值：
R2＝＝＝220Ω；
（3）由电路图知，当S1断开，S2连接触点B时，处于低温挡，电阻阻R1和R2串联，
电路的总电阻：
R总＝R1+R2＝55Ω+220Ω＝275Ω，
此时电路消耗的功率：
P低＝＝＝176W；
（4）由电路图知，只闭开关S1时，只有电阻R1接入电路，处于中温挡。
此时电路消耗的功率：
P中＝＝＝880 W，
结合丙图，电饭煲煮一次饭消耗的总电能：
W＝W1+W2+W3＝P高t1+P中t2+P低t3＝1100W×10×60s+880W×15×60s+176W×5×60s＝1.5048×106J。
答：（1）处于高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流是5A；
（2）电阻R2的阻值是220Ω；
（3）此时电路的总功率为176W；
（4）本次煮饭过程中电饭锅消耗的电能是1.5048×106J。
2．（2020•河池）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s？

解：
（1）水需要吸收的热量：
Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（70℃﹣20℃）＝8.4×106J；
（2）开关S1闭合、S2接b时，电路为R1的简单电路，电热水器处于慢加热挡，
由P＝可得，电阻R1的阻值：
R1＝＝＝40Ω；
（3）开关S1断开、S2接b时，R1与R2串联，电路中电阻最大，总功率最小，电热水器处于保温挡，
此时电路的总电阻：
R串＝＝＝80Ω，
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串﹣R1＝80Ω﹣40Ω＝40Ω；
开关S1闭合、S2接a时，R1与R2并联，电路中电阻最小，总功率最大，电热水器处于快加热挡；
由电阻的并联可得：＝+，
即＝+，
解得R并＝20Ω，
则快加热功率：P快加热＝＝＝2420W，
由P＝可得，
用快加热所用的时间为：
t快＝＝＝1000s。
答：（1）热水器把水从20℃加热到70℃时，水吸收的热量是8.4×106J；
（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40Ω；
（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1000s。
3．（2020•沈阳）康康家有一台家用电水壶如图甲，他发现电水壶有加热和保温两种功能。如图乙所示是其内部电路的简图，R1、R2均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为1000W保温功率为44W[c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]，求：

（1）把500g的水从40℃加热到100℃，水壶要吸收的热量；
（2）不计热量损失，使用电水壶的加热挡完成问题（1）中的加热过程需要的时间；
（3）忽略温度对电阻阻值的影响，加热电阻R1的阻值。
解：（1）水壶要吸收的热量：
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×（100℃﹣40℃）＝1.26×105J；
（2）由于不计热量损失，则消耗的电能W＝Q＝1.26×105J；
由P＝可得，加热过程需要的时间：
t＝＝＝126s；
（3）在开关S闭合的条件下，当旋钮开关接到2时，电路为R2的简单电路，此时电路中电阻小，消耗的功率大，为加热状态，
根据P＝可得电阻R2的阻值：
R2＝＝＝48.4Ω，
当旋钮开关切换到1时，两电阻串联，此时为保温状态，
由P＝可得，电路的总电阻：
R总＝＝＝1100Ω，
根据串联电路的电阻特点可知，R1的阻值：
R1＝R总﹣R2＝1100Ω﹣48.4Ω＝1051.6Ω。
答：（1）把500g的水从40℃加热到100℃，水壶要吸收的热量为1.26×105J；
（2）不计热量损失，使用电水壶的加热挡完成问题（1）中的加热过程需要的时间为126s；
（3）忽略温度对电阻阻值的影响，加热电阻R1的阻值为1051.6Ω。
4．（2020•朝阳）图甲为小阳家的电热水瓶，图乙是其电路原理图，R1和R2为阻值不变的电热丝，R1＝44Ω，R2＝1166Ω，S1为温控开关，可以实现“加热”和“保温”态的转换。为了测量电热水瓶的实际电功率，小阳找来了一块标有“2000revs/（kW•h）”字样的电能表，在电热水瓶中加入1L温度为20℃的水后，把它单独通过电能表接入家庭电路中，将水加热到56℃，用了3.5min。小阳根据电能表的参数和转盘转数，计算出电热水瓶的实际电功率为900W（水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃））。
求：（1）水吸收的热量是多少？
（2）电热水瓶正常工作时保温功率是多少？
（3）在给水加热的过程中，电能表的转盘转了多少转？
（4）电热水瓶的加热效率是多少？

解：
（1）由ρ＝可得，水的质量为：
m水＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg；
水吸收的热量：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（56℃﹣20℃）＝1.512×105J；
（2）当开关S闭合，S1接a时，电路中只有R1接入电路，此时电路中电阻最小，由P＝可知此时电路消耗的功率最大，则电热水瓶处于加热状态；当开关S闭合，S1接b时，电路中R1、R2串联，此时电路中电阻最大，电路消耗的功率最小，此时电热水瓶处于保温状态，
则电热水瓶正常工作时保温功率为：
P保温＝＝＝＝40W；
（3）由P＝可得，电热水瓶加热时消耗的电能：
W＝P实t＝0.9kW×3.5×h＝0.0525kW•h＝1.89×105J，
由W＝可得，在该过程中电能表转盘转动的转数：
n＝W•N＝0.0525kW•h×2000revs/（kW•h）＝105r；
（4）电热水瓶的加热效率：
η＝×100%＝×100%＝80%。
答：（1）水吸收的热量为1.512×105J；
（2）电热水瓶正常工作时保温功率为40W；
（3）在给水加热的过程中，电能表的转盘转了105转；
（4）电热水瓶的加热效率是80%。
5．（2020•青岛）某家用电热水壶有加热和保温两档，内部电路简化示意图如图甲所示，其中R1和R2均为阻值不变的发热电阻。某次使用该电热水壶烧水过程中，消耗的电功率随时间变化的图象如图乙所示。求：
（1）该电热水壶加热和保温时的电流之比；
（2）电阻R2的阻值；
（3）给1.2kg的水加热，使水温从20℃升至80℃，热水壶的工作效率为90%，需要多长加热时间。

解：
（1）由图乙知，加热功率为P1＝1600W，保温功率为P2＝400W，
根据P＝UI，在电压不变时，功率与电流与正比，该电热水壶加热和保温时的电流之比为：1600W：400W＝4：1；
（2）当开关S接1时，为R1的简单电路；当开关S接2时，两电阻串联，由串联电路总电阻大于其中任一分电阻，根据P＝可知，S接2时总功率最小，此时为保温挡，则S接1时为加热档，加热状态时电路中的电阻：
R1＝＝＝30.25Ω；
保温时电路的总电阻为：
R串联＝＝＝121Ω；
由串联电阻的规律可得R2的阻值：
R2＝R串联﹣R1＝121Ω﹣30.25Ω＝90.75Ω；
（3）水温从20℃升至80℃需要吸收的热量：
Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1.2kg×（80℃﹣20℃）＝3.024×105J；
加热时热水壶的工作效率为90%，即η＝＝，
需要的加热时间：
t＝＝＝210s。
答：（1）该电热水壶加热和保温时的电流之比为4：1；
（2）电阻R2的阻值为90.75Ω；
（3）给1.2kg的水加热，使水温从20℃升至80℃，热水壶的工作效率为90%，需要210s。
6．（2020•衡阳）初（17001）班教室里有一款饮水机，其工作电路可简化为如图甲所示的电路。S是温度控制开关，根据饮水机内水杯中水温的变化自动切换加热和保温两种工作状态，R1、R2是加热管的电阻（不考虑阻值受温度变化影响），它的部分技术参数如表所示、试回答下列问题：
额定电压
220V
加热功率
900W
保温功率
20W
水杯容量
0.6kg

（1）S闭合时，饮水机处于　加热　工作状态。R2的阻值是　55　Ω。
（2）水杯中装满20℃水时，饮水机正常工作，加热多长时间可将水烧开？[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），当时气压设定为1标准大气压，不考虑热损失]
（3）最近一次使用时，加热管R1损坏了，物理兴趣小组的同学们利用电位器（相当于滑动变阻器，以下称为变阻器）设计了如图乙所示的电路来控制加热管R2的发热功率，在老师的指导下进行模拟实验，将滑片从变阻器的一端滑到另一端的过程中，同学们通过实验测量，得出变阻器消耗的电功率P随电流I关系的图象如图丙所示，则：
①求R2的发热功率范围。
②变阻器的最大功率多大？
③简述：这种设计方案有什么不妥之处（指出一种合理的不妥情况即可）。
解：
（1）S闭合时，两电阻并联，S断开时，为R1的简单电路，由并联电路小于其中任一电阻，根据P＝可知，S闭合时，饮水机处于加热工作状态，功率为900W；
S断开时，饮水机处于保温工作状态，功率为20W；
根据并联电路各支路互不影响，故加热时R2的功率为：P2＝900W﹣20W＝880W，
R2＝＝＝55Ω。
（2）一标准大气压水的沸点为100℃，水杯中装满20℃水加热到沸点吸热：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×0.6kg×（100℃﹣20℃）＝2.016×105J，
不考虑热损失，消耗的电能W＝Q吸＝2.016×105J，
由P＝得，将水烧开的时间：
t′＝＝＝224s；
（3）①变阻器与R2串联，当变阻器连入电路的电阻为0时，
R2的电压为220V，其最大功率为880W；
当变阻器最大电阻连入电路中时，由图知电路的最小电流为0.5A，R2的最小功率为：
P 2小＝I小2R2＝（0.5A）2×55Ω＝13.75W；
R2的发热功率范围为13.75W～880W；
②变阻器的功率：P变＝I2R变＝（）2×R变＝＝，
当R变＝R2时，变阻器的最大功率为：
变阻器的最大功率：P变大＝＝＝220W；
③因变阻器与R2串联，若其中任一电阻损坏，将导致整个电路不能工作（或变阻器产生的热量没有被利用）。
答：（1）加热；55；
（2）加热224s可将水烧开；
（3）①R2的发热功率范围为13.75W～880W；
②变阻器的最大功率为220W；
③因变阻器与R2串联，若其中任一电阻损坏，将导致整个电路不能工作（或变阻器产生的热量没有被利用）。
7．（2021•雁塔区校级二模）如图是某电压力锅工作原理示意图，其额定电压为220V，A为密闭锅体，R1、R2分别是主加热器和保温加热器，L是用来指示电压力锅保温状态的发光二极管（电阻忽略不计），S1为电源开关，闭合开关S1后，S2与触点a连接，主加热器R1开始加热，R1的额定功率为800W，当锅内水温达到105℃时，锅体向下移动，压力开关S2与触点a断开，与b点接通，保温加热器R2开始保温。求：
（1）正常“加热”时，通过主加热器R1的电流是多少？（保留一位小数）
（2）在“保温”状态下，保温加热器R2正常工作1h消耗0.2kW•h，求R2的阻值。
（3）用该压力锅对5L、20℃的水加热，消耗的电能有90%被水吸收，正常工作35min后，求水温升高多少摄氏度？[已知ρ水＝1×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]

解：
（1）闭合开关S1后，S2与触点a连接，主加热器R1开始加热，R1的额定功率为800W，额定电压为220V，根据P＝UI可知，其正常工作时的电流为：
I＝＝＝A≈3.6A；
（2）由题知，保温时，只有加热器R2工作，
加执器R2的电功率：P2＝＝＝0.2kW＝200W，
则R2的阻值为：R2＝＝＝242Ω；
（3）正常工作35min后，消耗的电能为：W'＝Pt＝800W×35×60s＝1.68×106J；
消耗的电能有90%被水吸收，则水吸收的热量为：Q吸＝ηW'＝90%×1.68×106J＝1.008×106J；
根据ρ＝可知，5L水的质量为：m＝ρ水V＝1×103kg/m3×5×10﹣3m3＝5kg；
由Q吸＝c水m△t可得，水升高的温度为：△t＝＝＝48℃。
答：（1）通过主加热器R1的电流是3.6A；
（2）R2的阻值为242Ω；
（3）水温升高到48℃。
8．（2021•铁岭模拟）如图是一款电热壶，额定电压为220V。电热壶具有加热、保温两挡，保温挡的额定功率为110W，内部简化电路如图乙所示。R1、R2是两个阻值不变的发热元件，R2的阻值为48.4Ω。求
（1）R1的阻值；
（2）加热挡的电功率；
（3）若电热壶内装0.5kg的水，现用加热挡使水从25℃升高到100℃，加热效率为63%，需要工作的时间。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），结果保留整数]

解：
（1）由电路图可知，双触点开关连接触点保温时，电路为R1的简单电路，为保温状态；
由P＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝440Ω；
（2）双触点开关连接触点保温和加热时，R1与R2并联，为加热状态，
则加热时电阻R2的功率：P2＝＝＝1000W，
加热档的电功率为：P加热＝P1+P2＝110W+1000W＝1110W；
（3）用加热档把0.5kg的水从25℃升高到100℃，水所吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×（100℃﹣25℃）＝1.575×105J；
由η＝×100%可得，消耗的电能：W＝＝＝2.5×105J，
根据P＝可知，需要工作的时间：t′＝＝≈225s。
答：（1）R1的阻值为440Ω；
（2）加热档的电功率为1110W；
（3）若电热壶内装有0.5kg的水，现用加热档使水从25℃升高到100℃，加热效率为63%，则需要工作225s。
9．（2021•汝阳县一模）小明家有一种电热壶内部简化电路如图，额定电压为220V。电热壶具有加热、保温两档。保温挡的额定功率为110W，转到双触点开关，其接触1、2、3和4中的一个或两个时分别为关，加热或保温挡。R1、R2是两个阻值不变的发热元件，R2＝44Ω，现将电热壶接到220V的家庭电路中，求：
（1）R1的阻值；
（2）加热档的电功率；
（3）若电热壶内装有1.1kg的水，现用加热档使水升高55℃，加热效率为70%，则需要工作多少秒？[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]

解：
（1）由电路图可知，双触点开关连接触点2和3时，电路为R1的简单电路，为保温状态；
由P＝可得，R1的阻值：
R1＝＝＝440Ω；
（2）双触点开关连接触点3和4时，R1与R2并联，为加热状态，
则加热时电阻R2的功率：
P2＝＝＝1100W，
加热档的电功率为：
P加热＝P1+P2＝110W+1000W＝1210W；
（3）用加热档把1.1kg的水升高55℃，水所吸收的热量：
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1.1kg×55℃＝2.541×105J；
由η＝可得，消耗的电能为：
W＝＝＝3.63×105J，
由P＝可得，需要工作的时间为：
t＝＝＝300s。
答：（1）R1的阻值为440Ω；
（2）加热档的电功率为1210W；
（3）需要工作300s。
10．（2021•深圳模拟）新型电饭锅采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关。煮饭时，把电饭锅接入220V电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图像如图乙所示。求：
（1）S和S1都闭合时电饭锅的功率；
（2）电热丝R2的阻值；
（3）若该电饭锅内饭的质量为2kg。在前10min内电饭锅的加热效率为85%，则这段时间锅中的饭温度升高了多少摄氏度？[c饭＝4.0×103J/（kg•℃）]。（保留整数）
解：（1）由电路图可知，S和S1都闭合时，R1与R2并联，此时电路中的电流最大，
由图乙可知，此时电路中的电流I＝3A，
则电饭锅的功率：P＝UI＝220V×3A＝660W；
（2）由电路图可知，开关S闭合、S1断开时，电路为R1的简单电路，此时电路中的电流最小，
由图乙可知，此时电路中的电流I1＝2A，
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，S和S1都闭合时，通过R1的电流为2A不变，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，通过R2支路的电流：I2＝I﹣I1＝3A﹣2A＝1A，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，由I＝可得，电热丝R2的阻值：R2＝＝＝220Ω；
（3）由图乙可知，在前10min内通过电饭锅的电流为3A，
则消耗的电能：W＝UIt＝Pt＝660W×10×60s＝3.96×105J，
由η＝×100%可得，电饭锅内饭吸收的热量：Q吸＝Wη＝3.96×105J×85%＝3.366×105J，
由Q吸＝cm△t可得，这段时间锅中的饭升高的温度：△t＝＝≈42℃。
答：（1）S和S1都闭合时电饭锅的功率为660W；
（2）电热丝R2的阻值为220Ω；
（3）若该电饭锅内饭的质量为2kg，在前10min内电饭锅的加热效率为85%，则这段时间锅中的饭温度升高了42℃。