专项训练12　电热器多挡位问题.docx

1、专项训练(十二)电热器多挡位问题(限时:45分钟)一、填空题1.2019成都 某款迷你电饭煲有加热和保温两挡。其电路如图ZX12-1所示。已知R1=88 ,R2=2112 ,开关S拨至(选填“1”或“2”)时是保温挡,保温10 min产生的热量J。图ZX12-12.如图ZX12-2所示是一电热毯电路的示意图,R0是电热毯发热电阻丝,R是串联在电路中的定值电阻,S是多挡位选择开关,开关上标有“高(温)、低(温)、关”的字样。已知电热毯高温挡的功率为110 W。则要使电热毯处于高温挡,则开关S的动触片应置于(选填“a”“b”或“c”)点。假设电热毯处于高温挡每天正常工作2 h,则20天消耗kWh的

2、电能。图ZX12-23.如图ZX12-3所示是某种电热保温鞋的工作原理示意图。电源电压6 V,R1、R2的阻值分别为3 、6 ,通过旋转扇叶开关S,接触不同触点,实现高、中、低三个挡位的切换。保温鞋在低温挡工作时的电功率是W,它在高温挡工作1 min产生的热量是J。图ZX12-3二、计算题4.2019盐城 在综合实践活动中,小峰设计了一种煮饭电路,如图ZX12-4甲所示。图中R1和R2均为电热丝,S1是自动控制开关,煮饭时将该电路接入220 V的电路中,在20 min内,电路总功率随时间变化的图像如图乙所示。求:(1)05 min内通过R1的电流。(2)30 min内电路消耗的电能。(3)10

3、15 min内R1的电功率。图ZX12-45.如图ZX12-5所示是某型号电压力锅工作电路简图,下表是其部分参数。接通电路后,开关S自动与触点a、b接通,1挡加热器开始加热。当锅内混合物质温度达到102 时,开关S自动与a、b断开,并与触点c接通,2挡加热器工作,此时锅内混合物质温度不变,保持锅内压强不变,进入保压状态。现将质量为2.0 kg、初温为36 的混合物质放入电压力锅中,接通电路使其正常工作20 min。假设加热器产生的热量全部被混合物质吸收,混合物质的比热容为c=4.0103 J/(kg)。求:图ZX12-5 额定电压/V2201挡加热器额定功率/W5502挡加热器额定功率/W11

4、0保压温度/102最大容积/dm33(1)R1、R2的阻值。(2)电压力锅加热多少秒后开始进入保压状态。(3)电压力锅最后2 min内消耗的电能。6.2019重庆B卷 如下表所示为某电烤箱的铭牌,高温挡额定功率模糊不清。如图ZX12-6所示的虚线框内是电烤箱内部的简化电路图。R1和R2均为电热丝,R2=72.6 。电烤箱开关接1时是低温挡,接2时是高温挡。求:额定电压220 V额定功率高温挡W低温挡400 W图ZX12-6(1)电烤箱在低温挡正常工作10 min电流做的功。(2)R1的阻值。(3)在某用电高峰期,若家庭电路中只有电烤箱在高温挡工作,发现标有“3000 imp/(kWh)”的电能

5、表的指示灯在2 min内闪烁了81次,求此时家庭电路两端的实际电压。7.如图ZX12-7甲是某型号电热炉,图乙是其电路结构简图。通过控制挡位开关S1、S2可以获得四挡加热功率。已知电热丝R1的阻值为44 ,不计温度对R1、R2阻值的影响。(1)当开关S2断开,S1与触点a接通时,求通过开关S1的电流。(2)当开关S2断开,S1与触点b接通时,电热炉对1 kg水加热7 min,水温升高30 ,求电热丝R2的阻值。已知消耗的电能有75%被水吸收,水的比热容为4.2103 J/(kg)。(3)若开关S2闭合时电热炉的电功率总比S2断开时大,请比较R1、R2阻值的大小关系,并写出分析过程。图ZX12-

6、7参考答案1.21.321042.c4.4解析 要使电热毯处于高温挡,接入电路的电阻应最小,则开关S的动触片应置于c点;电热毯20天消耗的电能W=Pt=11010-3 kW202 h=4.4 kWh。3.61080解析 根据公式P=U2R可知,电压一定时,消耗的功率与电阻成反比,当旋转扇叶开关至b、c触点时,只有R2连入电路,此时电路中连入电阻最大,电功率最小,处于低温挡状态,低温挡功率P低=U2R2=(6V)26=6 W;当旋转扇叶开关至c、d触点时,此时两电阻并联,电路中连入电阻最小,电功率最大,处于高温挡状态,在1 min内电阻R1产生的热量Q1=U2R1t=(6V)2360 s=720

7、 J,电阻R2产生的热量Q2=U2R2t=(6V)2660 s=360 J,在高温挡工作1 min产生的热量Q=Q1+Q2=720 J+360 J=1080 J。4.解:(1)由题意和题图可知05 min内,S1处于闭合状态,此时的电功率P1=1100 W,电路中的电流I1=P1U=1100W220 V=5 A。(2)由图乙可知,30 min内电路在电功率为1100 W时工作时间为20 min;在电功率为440 W时工作时间为10 min,则30 min内电路消耗的电能W=W1+W2=P1t1+P2t2=1100 W2060 s+440 W1060 s=1.584106 J=0.44 kWh。

8、(3)由(1)题可知R1=UI1=220V5A=44 。依题意可知1015 min内,S1处于断开状态,R1与R2串联,此时电路总电功率为P2=440 W,I1=P2U=440W220V=2 A,1015 min内R1的电功率为P1=I12R1=(2 A)244 =176 W。5.解:(1)由题图和表格可知,1挡加热器加热时,电阻R1与R2并联接入电路,P1=550 W,U2R1+U2R2=P1,2挡加热器加热时,电阻R2单独接入电路P2=110 W,U2R2=P2,联立得:R1=110 ,R2=440 。(2)由题意可知,当混合物质温度达到102 时,进入保压状态,则有P1t1=cmt,t1

9、=cmtP1=4.0103 J/(kg)2.0kg(102-36)550W=960 s。(3)由(2)题知20 min内1挡加热时间t1=960 s=16 min,故后4 min为2挡加热器工作,所以最后2 min内电压力锅消耗的电能W=P2t2=110 W260 s=1.32104 J。6.解:(1)电烤箱在低温挡正常工作10 min电流做的功W=P低t=400 W1060 s=2.4105 J。(2)由题图可知,开关接1时,R1与R2串联,总电阻最大,总功率最小,电烤箱处于低温挡;开关接2时,只有R1接入电路,总电阻最小,总功率最大,电烤箱处于高温挡。处于低温挡时,电路的总电阻R=U2P低

10、=(220V)2400W=121 ,则R1的阻值R1=R-R2=121 -72.6 =48.4 。(3)指示灯闪烁81次,电烤箱消耗的电能W=81imp3000imp/(kWh)=0.027 kWh,工作时间t=2 min=130 h,则电烤箱在高温挡的实际功率P实=Wt=0.027kWh130 h=0.81 kW=810 W;由公式P=U2R得U=PR,则此时家庭电路两端的实际电压U实=P实R1=810W48.4=198 V。7.解:(1)当S2断开,S1接a时,电路中只有R1工作,I=UR1=220V44=5 A。(2)1 kg水温度升高30 需要吸收的热量Q吸=cmt=4.2103 J/

11、(kg)1 kg30 =1.26105 J,消耗的电能W=Q吸=1.26105 J75%=1.68105 J,所以加热功率P=Wt=1.68105 J760s=400 W,则电路的总电阻R总=U2P=(220V)2400W=121 ,由题图可知,当开关S2断开,S1接b时,R1、R2串联接入电路,故R2的阻值R2=R总-R1=121 -44 =77 。(3)R1的阻值大于R2的阻值。当S2闭合时:S1接a,R1与R2并联,此时电热炉功率P1=U2R1+U2R2;S1接b,R1被短路,只有R2工作,此时电热炉的功率P2=U2R2;由此可见S2闭合时的最小功率为P2=U2R2。当S2断开时:S1接a,电路中只有R1工作,此时电热炉功率P3=U2R1;S1接b,R1与R2串联,此时电热炉功率P4=U2R1+R2;由此可见S2断开时的最大功率为P3=U2R1。所以只要满足P2P3,即R1R2时,可保证S2闭合时电热炉的功率总比S2断开时的功率大。