1、专题七 电功率相关挡位类计算多挡位问题的实质是判断电路总电阻的大小。对于家庭电路，在不同挡位时总电压不变，根据 PU2R 知，总电阻最小时，总功率最大，用电器处于高温挡；总电阻最大时，总功率最小，用电器处于低温挡。类型一 电热丝串联型1(2022毕节)如图甲是某茶具上煮茶器的电路原理图，R1是加热电阻，R2是保温时的分压电阻，S为电源开关，S1为自动温控开关。S、S1都闭合时，煮茶器处于加热状态；当水沸腾后，S1会自动断开，转为保温状态。煮茶器工作过程中的Pt图象如图乙所示，不计电阻值随温度的变化。求：(1)电阻R1的阻值。(2)当煮茶器处于保温状态时，R1的电功率。(3)当煮茶器处于保温状态
2、时，电阻R2在100 s内消耗的电能。解：(1)由图可知，S、S1 都闭合时，R2被短路，电路中只有 R1工作，此时煮茶器处于加热状态，根据图乙可知，加热时的电功率 P 加1100 W，电阻 R1 的阻值 R1 U2P 加（220 V）21100 W44(2)当 S 闭合、S1断开时，R1、R2串联，此时为保温状态，由图乙可知，保温功率 P 保44 W，保温状态时的电流 I 保P 保U44 W220 V 0.2 A；通过 R1 的电流 I1I2I 保0.2 A，当煮茶器处于保温状态时，R1 的电功率 PI12R1(0.2 A)244 1.76W(3)保温状态时 R1 两端的电压 U1I1R10
3、.2 A44 8.8 V；R2 两端的电压 U2UU1220 V8.8 V211.2 V；当煮茶器处于保温状态时，电阻 R2 在 100 s 内消耗的电能 W2U2I2t211.2 V0.2 A100 s4224 J2(2022自贡改编)如图所示是某家用电热水器的简化电路图，温控开关S可根据水温自动切换加热和保温两种状态，R1、R2是发热电阻，热水器主要参数如下表。水的比热容为4.2103 J/(kg)(1)开关S跳至_触点位置时，热水器进入保温状态，水箱内装满水时，水的质量为_kg。(2)R2的阻值为多大？(3)水箱中装满初温为25 的水，加热使温度升高到55，水吸收了多少热量？(4)在上述
4、加热状态下，热水器正常工作了35 min，它消耗了多少电能？加热效率是多少？b30解：(2)当开关 S 跳至 a 触点位置时，只有电阻 R1接入电路，电路为加热状态。R1 的阻值 R1 U2P 加热（220 V）22000 W24.2，开关 S 跳至 b 触点位置时，两电阻串联，电路处于保温状态，由 PU2R 可知，P 保温U2R1R2，即 800 W（220 V）224.2 R2，解得 R236.3(3)水吸收的热量 Q c 水 m 水t 4.2103 J/(kg)30 kg(55 25)3.78106 J(4)由 PWt可得，加热状态下，热水器正常工作 35 min 需消耗电能 WP 加热
5、 t2000 W3560 s4.2106 J，加热效率QW 100%3.78106 J4.2106 J100%90%类型二 电热丝并联型3(2022成都)小玥在妈妈指导下用电熨斗熨烫衣服，她首先阅读说明书，知道电熨斗有“低温”“高温”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R148.4，R296.8，S为旋转式开关。当她旋转触片接触触点1和2时，电熨斗为_挡位，该挡位通电1 min，电流产生的热量为_J。低温61044(2022南充改编)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，S、S1都闭合
6、时为加热烧煮状态，S闭合、S1断开时为保温焖饭状态。煮饭时，把电饭锅接入220 V电路中，在电饭锅工作的30 min内，电路中总电流随时间变化的图象如图乙所示。求：(1)S和S1都闭合时电饭锅的电功率。(2)电热丝R2的阻值。(3)这30 min内电饭锅产生的热量。解：(1)S 和 S1都闭合时，电阻 R1 与 R2 并联，由图乙可知此时电流值 Imax3 A，则功率 PmaxUImax220 V3 A660 W(2)S 闭合、S1断开时，电路中只有 R1工作，由图乙可知通过 R1的电流值 I12 A，则根据并联电路的电流特点可知，电阻 R1 与 R2并联时，通过 R2的电流 I2ImaxI1
7、3 A2 A1 A，根据欧姆定律得 R2UI2 220 V1 A220(3)只有 R1工作时功率 P1UI1220 V2 A440 W，由图乙可知，30 min 内加热烧煮的时间 t15 min900 s，保温焖饭的时间 t15 min900 s，则加热烧煮产生的热量 QWPmaxt660 W900 s5.94105 J，保温焖饭产生的热量 QWP1t440 W900 s3.96105 J，所以这 30 min 产生的总热量 Q 总QQ5.94105J3.96105 J9.9105 J类型三 串、并联转换型5(2022广元)如图为某品牌多功能电饭煲的简化电路原理图，电饭煲的额定电压是220 V
8、，R288，R3176，旋转开关置于O和a时为关闭状态，分别置于a和b、b和c、c和d，能实现低、中、高三个加热挡位的转换。低温挡的电功率与高温挡电功率之比为16，不计温度对电阻的影响。(1)开关置于_时，电饭煲处于中温挡。(2)求电饭煲处于中温挡时，在额定电压下持续工作12 min消耗的电能是多少？(3)求电阻R1的阻值。b和c解：(2)电饭煲处于中温挡时，只有 R2接入电路，电饭煲在额定电压下持续工作12 min 消耗的电能 WU2R2 t（220 V）288 1260 s3.96105 J(3)当开关置于 a 和 b 接线柱时，电饭煲处于低温挡，R2 和 R3 串联接入电路，则低温挡的电功率 P 低U2R2R3（220 V）288 176，当开关置于 c 和 d 接线柱时，电饭煲处于高温挡，R2 和 R3 并联接入电路，则高温挡的电功率 P 高U2R1 U2R2（220 V）2R1（220 V）288，又低温挡的电功率与高温挡电功率之比为 16，即 P 高6P 低，则（220 V）2R1（220 V）288 6（220 V）288 176，解得：R188