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1、专题(七)电热器多挡位问题能力点1:多挡位问题的理解根据公式P=U2R判断用电器所处的状态(加热、保温)。【总结:总电阻最大,低温挡;总电阻居中,中温挡;总电阻最小,高温挡】家庭电路电压220 V,用电顶峰,电压降低。能力点2:电学相关计算(1)根据P=U2R计算电阻,注意区分P是哪种状态下的电功率。(2)实际电压或实际功率的计算:由于加热电阻的阻值不变,可用P实P额=U实2U额2计算实际电压或实际功率。能力点3:电路识别与分析看准不同时刻下的电路连接情况,画出简化电路,知道不同时刻各物理量之间的联系纽带是电源电压不变,定值电阻的阻值不变。能力点4:坐标图像识别(1)明确坐标图像的研究对象、横
2、纵坐标代表的意义。(2)明确同一坐标下字母数据间的定量关系。能力点5:明确题眼,找出隐含条件根据和题意,挖掘题目中隐含的条件与要求的物理量相结合,找到切入点求解(向文字说明要分)。1.2022成都如图ZT7-1甲所示是一种家用电暖器,图乙是其简化的电路图,R1R2,电暖器的局部参数如下表所示。闭合开关S,要让电暖器处于第二挡工作,那么应再将开关闭合;假设电暖器在第二挡正常工作10 min,那么产生的热量是J。图ZT7-1额定电压220 V功率选择一挡950 W二挡1150 W三挡2100 W2.2022黑龙江如图ZT7-2甲所示为家用电热饮水机,图乙为它的电路原理图,下表为它的铭牌。(1)当S
3、1闭合、S2断开时,电热饮水机处于(选填“加热或“保温)状态,此时电路中的电流是多大?(2)饮水机正常工作时,将热水箱中的水(满箱)从20 加热到90 ,水吸收的热量是多少?水的比热容为4.2103 J/(kg)(3)电热饮水机正常工作时加热效率为80%。求将热水箱中的水(满箱)从20 加热到90 所需的时间。图ZT7-2水桶容量20 L热水箱容量1 L额定电压220 V加热功率400 W保温功率44 W3.2022辽阳如图ZT7-3甲所示是高、低温两挡空气炸锅,图乙是其内部简化电路,R1、R2均为发热体,将开关S分别置于1、2两位置时,空气炸锅处于不同的挡位。两挡空气炸锅的高温挡功率为900
4、 W,R2阻值为96.8 。(1)求发热体R1的阻值。(2)空气炸锅一次性可装入200 g牛柳,假设将这些牛柳从40 加热到190 ,求牛柳需要吸收的热量。c牛柳=3103 J/(kg)(3)不计热量损失,求用高温挡将200 g牛柳从40 加热到190 需要的时间。图ZT7-34.2022江西如图ZT7-4所示是某型号的爆米花机的电路图,该爆米花机具有制作和保温功能。只闭合开关S1时,R1加热,电动机搅拌,开始制作爆米花;只闭合开关S2时,R2保温,防止爆米花变凉;爆米花机的铭牌如下表所示。c玉米=1.2103 J/(kg)(1)将100 g、20 的玉米粒加热到300 成为爆米花时,求玉米粒
5、需要吸收的热量。(2)电阻R1发热,把100 g、20 的玉米粒加热成为爆米花,需要用时5 min,求R1的加热效率。(3)求保温电阻R2的阻值。图ZT7-4额定电压220 V加热功率200 W保温功率22 W电动机功率40 W5.2022营口图ZT7-5甲是一种电热加湿器,其原理如图乙所示,闭合开关S,电热丝R1将加热仓中的水加热到沸腾后变成水蒸气喷出,增加空气的湿度。当加热仓中的水对底部的压强减少到一定程度时,注水阀门便会自动翻开从储水箱中注水。加湿器的工作电压为220 V,最大功率为40 W,气雾调节器R2的阻值范围是01210 。(1)求电热丝R1的阻值。(2)假设加热仓以最大功率工作
6、时的效率为84%,那么将加热仓中质量为30 g、温度为20 的水加热到100 需要多长时间?c水=4.2103 J/(kg)(3)设电热丝R1的阻值不变,电热丝R1工作时最小功率是多少?图ZT7-5【参考答案】1.S16.9105解析由P=U2R可知,R越大P越小,由于R1R2,那么开关S、S2闭合,S1断开时,R2单独工作,为一挡;开关S、S1闭合,S2断开时,R1单独工作,为二挡;开关S、S1、S2都闭合时,R1R2并联,为三挡。二挡正常工作10 min产生的热量Q=P2t=1150 W1060 s=6.9105 J。2.解:(1)保温此时电路中的电流I=P保温U=44W220V=0.2
7、A。(2)水的质量m水=水V水=1.0103 kg/m310-3 m3=1 kg,水吸收的热量Q吸=c水m水(t-t0)=4.2103 J/(kg)1 kg(90 -20 )=2.94105 J。(3)消耗的电能W电=Q吸=2.94105 J80%=3.675105 J,所需时间t时=W电P加热=3.675105 J400W=918.75 s。3.解:(1)由电路图可知,当开关S置于1位置时,R1、R2并联;当开关S置于2位置时,只有电阻R2接入电路。因为并联电路的总电阻小于任何一个分电阻,即并联后总电阻小于R2的阻值,所以S接1时为高温挡,接2时为低温挡,那么R2的功率P2=U2R2=(22
8、0V)296.8=500 W,发热体R1的功率P1=P高-P2=900 W-500 W=400 W,由P=U2R可知,发热体R1的阻值R1=U2P1=(220V)2400W=121 。(2)牛柳需要吸收的热量Q吸=c牛柳m牛柳t=3103 J/(kg)0.2 kg(190 -40 )=9104 J。(3)不计热量损失,那么W=Q吸=9104 J,由P=Wt可得,用高温挡将牛柳从40 加热到190 ,需要时间t时=WP高=9104 J900W=100 s。4.解:(1)玉米粒吸收的热量Q吸=c玉米m(t-t0)=1.2103 J/(kg)0.1 kg(300 -20 )=3.36104 J。(2
9、)由题知,制作时给玉米粒加热的功率P加热=200 W,由P=Wt可得,电阻R1加热消耗的电能W=P加热t时=200 W560 s=6104 J,电阻R1的加热效率=Q吸W=3.36104 J6104 J=56%。(3)只闭合开关S2时,只有R2连入电路,处于保温状态,由P=U2R得,R2的阻值R2=U2P保温=(220V)222W=2200 。5.(1)当气雾调节器R2的滑片移到最左边时,气雾调节器接入电路的电阻为0,只有电热丝R1工作,此时加湿器的功率最大为40 W,由P=U2R可得,电热丝R1的阻值R1=U2P大=(220V)240W=1210 。(2)水吸收的热量Q吸=c水m水(t-t0)=4.2103 J/(kg)3010-3 kg(100 -20 )=1.008104 J,由=Q吸W可得,消耗的电能W=Q吸=1.008104 J84%=1.2104 J,由P=Wt可得,加热时间t时=WP大=1.2104 J40W=300 s。(3)当滑片移到最右边时,气雾调节器R2的最大阻值和电热丝R1串联,电路中电流最小,电热丝R1工作时功率最小,此时电路中的电流为I小=UR总=220V1210+1210=111 A,电热丝R1工作时的最小功率为P小=I小2R1=111 A21210 =10 W。
