資源簡介

(共36張PPT)
第3節
多擋位家用電器相關計算(必考)
2
甘肅5年真題與拓展
1
重難點突破
重難點突破
1.多擋位的實質：切換電熱器的開關，改變電熱器的功率.
2.擋位改變電功率的原理：在電壓一定時，根據公式P＝ 可知，電功率與電阻成反比，即電阻越大電功率越小，電阻越小電功率越大.
方法指導
3.四種常見的多擋位電路設計
短路式 并聯式 單刀雙擲 雙刀多擲(R1＞R2)
電路圖
低溫擋 只閉合S，兩電阻 串聯， P低＝ 只閉合S，只有R2接入電路， P低＝ S1斷開，S2接b，R1、R2串聯， P低＝ S接1、2時，只有R1接入電路，
P低＝
短路式 并聯式 單刀雙擲 雙刀多擲(R1＞R2)
電路圖
中溫擋 / / 閉合S1，S2接b，只有R1接入電路， P中＝ S接3、4時，只有R2接入電路，P中
＝
短路式 并聯式 單刀雙擲 雙刀多擲(R1＞R2)
電路圖
高溫擋 閉合S、S0，只有R1接入電路，P高＝ S、S0均閉合，R1、R2并聯，P高＝ ＋ S1閉合，S2接a，R1、R2并聯，P高 ＝ ＋ S接2、3時，R1、R2并聯，
P高＝ ＋
彤彤家里有一臺電熱鍋，它的一些參數如表中所示，加熱功率有高、低兩個擋位，其內部簡化電路如圖甲所示.[ρ水＝1.0×103 kg/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)電熱鍋在高擋位工作時的額定功率是______W.
額定電壓 220 V
加熱電阻R1 55 Ω
加熱電阻R2 44 Ω
甲 乙
例題圖
1 100
例
(2)若將鍋中0.5 L的水從25 ℃加熱到80 ℃，水吸收___________J熱量.
(3)使用高擋位加熱上述水的過程中，加熱效率為70%，電熱鍋需工作___s.
額定電壓 220 V
加熱電阻R1 55 Ω
加熱電阻R2 44 Ω
甲 乙
例題圖
1.155×105
150
(4)愛動腦的彤彤把原電熱鍋內部簡化電路設計成如圖乙所示，也有高、低兩個擋位，已知該電熱鍋允許通過的最大電流為8 A，請判斷乙圖電路是否合理？______，請簡要說明理由：__________________________
______________________________________.
乙
不合理
乙圖中高溫擋工作時干路的總
電流大于該電熱鍋允許通過的最大電流
甘肅5年真題與拓展
類型1　兩擋類(5年2考)
1.(2024臨夏州23題)某品牌電熱水壺銘牌如表所示，該電熱水壺內部簡化電路圖如圖所示.該電熱水壺正常工作時，將1.5 L初溫為20 ℃的水加熱至沸騰，用時6 min，已知，外界大氣壓為1標準大氣壓，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，ρ水＝1.0×103 kg/m3.
1
品名：××電熱水壺
額定電壓：220 V
額定頻率：50 Hz
加熱功率：2 000 W
額定容量：1.7 L
保溫功率：40 W
第1題圖
(1)只閉合S1時，該電熱水壺處于_____(選填“保溫”或“加熱”)狀態；
品名：××電熱水壺
額定電壓：220 V
額定頻率：50 Hz
加熱功率：2 000 W
額定容量：1.7 L
保溫功率：40 W
第1題圖
保溫
(2)求電阻R2的阻值；
品名：××電熱水壺
額定電壓：220 V
額定頻率：50 Hz
加熱功率：2 000 W
額定容量：1.7 L
保溫功率：40 W
第1題圖
解：當開關S1、S2閉合時，為
電阻R1的簡單電路，此時功率
最大，該電熱水壺處于加熱狀
態，由P＝ 可得，R1的阻值：
R1＝ ＝ ＝24.2 Ω
開關S1閉合、S2斷開時，兩電阻串聯，總電阻：
R＝ ＝ ＝1 210 Ω
根據電阻串聯的特點知，R2＝R－R1＝1 210 Ω－24.2 Ω＝1 185.8 Ω
解：將1.5 L、20 ℃的水加熱到
100 ℃，水的質量：
m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×1.5
×10－3 m3＝1.5 kg
水吸收的熱量：Q吸＝c水mΔt＝
4.2×103 J/(kg·℃)×1.5 kg×(100 ℃－20 ℃)＝5.04×105 J
電熱水壺消耗的電能：W＝P加熱t＝2 000 W×6×60 s＝7.2×105 J
燒水時電熱水壺的效率：
η＝ ×100%＝ ×100%＝70%
(3)求在上述過程中電熱水壺燒水的效率.
品名：××電熱水壺
額定電壓：220 V
額定頻率：50 Hz
加熱功率：2 000 W
額定容量：1.7 L
保溫功率：40 W
第1題圖
2. (2023甘肅23題)如圖甲所示為小藝同學家的電中藥壺，有“猛火”和“文火”兩個擋位，工作電路簡化為圖乙所示，其中S′為擋位開關，R1、R2為發熱電阻(假定工作時電阻不變)，A、B為阻值可忽略不計的指示燈.當電中藥壺處于猛火擋時，紅燈亮；處于文火擋時，綠燈亮.已知電中藥壺額定電壓為220 V，猛火擋的額定功率為2 420 W，R2的阻值為180 Ω .
甲 乙 丙
第2題圖
(1)判斷A燈是_____(選填“紅燈”或“綠燈”)，你的判斷依據是什么？
甲 乙 丙
第2題圖
解：由電路圖可知，當開關S閉合，S′打至觸點N時，電路為 R1和指示燈A的串聯電路，圖中電中藥壺處于猛火擋，此時紅燈亮.故A燈是紅燈；
紅燈
解：猛火擋的額定功率為2 420 W，
根據P＝UI＝ 可知：R1＝ ＝
＝20 Ω
當開關S閉合，S′打至觸點M時，
電路為兩電阻和指示燈B的串聯電
路，圖中電中藥壺處于文火擋，故圖中電中藥壺文火擋的額定功率：
P文火＝ ＝ ＝ ＝242 W
(2)求電中藥壺“文火”擋的額定功率？
甲 乙 丙
第2題圖
(3)某天用電高峰時，小藝用電中藥壺幫奶奶熬藥，為了計算家里電路的實際電壓，她關了家里其他用電器，只將電中藥壺調到猛火擋上，電中藥壺工作1 min，電能表(如圖丙所示)的表盤轉了100轉，由此她計算出家庭電路的實際電壓是多少？
第2題圖丙
解：猛火擋熬藥時，電中藥壺的實際功率：
P實＝ ＝ ＝2 000 W
家庭電路的實際電壓：
U實＝ ＝ ＝200 V
3. (2022蘭州)一款內置電陶爐的電暖桌如圖甲所示，它不僅具有桌面暖手、桌底暖腳功能，還可以燒水、煮茶等.電陶爐的簡化電路如圖乙所示，其參數如表所示，高溫擋額定功率字跡已被磨損.旋轉旋鈕開關，可實現停止工作、低溫擋和高溫擋的轉換.R1和R2均為電熱絲，R2＝72.6 Ω.求：
甲 乙
第3題圖
電陶爐
額定電壓 220 V
額定功率 高溫擋 ××W
低溫擋 400 W
(1)R1的阻值；
甲 乙
第3題圖
電陶爐
額定電壓 220 V
額定功率 高溫擋 ××W
低溫擋 400 W
解：旋鈕開關放在1位置時，兩電阻串聯，電陶爐處于低溫擋，根據P＝
可知：R串＝ ＝ ＝121 Ω
根據電阻串聯的特點可知：
R1＝R串－R2＝121 Ω－72.6 Ω＝48.4 Ω
(2)高溫擋額定功率；
甲 乙
第3題圖
電陶爐
額定電壓 220 V
額定功率 高溫擋 ××W
低溫擋 400 W
解：旋鈕開關放在2位置時，電路為 R1的簡單電路，電陶爐處于高溫
擋，根據P＝ 可知高溫擋額定功率：
P高溫＝ ＝ ＝1 000 W
(3)在某用電高峰期，若家庭電路中只有電陶爐在工作，發現標有“3 000 imp/(kW·h)”的電能表的指示燈閃爍168次，使質量為1.7 kg的水從25 ℃升高到49 ℃，求此時電陶爐的加熱效率.
甲 乙
第3題圖
電陶爐
額定電壓 220 V
額定功率 高溫擋 ××W
低溫擋 400 W
解：電能表指示燈閃爍168次電陶爐消耗的電能：
W＝ kW·h/imp×168 imp＝0.056 kW·h＝2.016×105 J
質量為1.7 kg的水從25 ℃升高到49 ℃吸收的熱量：
Q＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg· ℃)×1.7kg×(49 ℃－25 ℃)
＝1.713 6×105 J
此時電陶爐的加熱效率：
η＝ ×100%＝ ×100%＝85%
類型2　三擋類(5年3考)
4.(2022甘肅23題)廚藝最講究“火候”二字，如圖甲所示的智能蛋糕機就是通過智能化技術控制制作時間和溫度，制作出口感好、營養價值高的蛋糕.該蛋糕機的電路簡圖如圖乙所示，其中R1、R2均為發熱電阻(假定電阻不隨溫度變化)，部分參數如下表所示.求：
甲 乙
第4題圖
額定電壓/V 220
額定功率/W 高溫 1 100
中溫 880
低溫________　　　　
(1)當開關 S1斷開，單刀多擲開關 S2打到3時，蛋糕機處于______(選填“高溫”“中溫”或“低溫”)擋；
(2)該蛋糕機以高溫擋正常工作時，10分鐘產生的熱量；
甲 乙
第4題圖
額定電壓/V 220
額定功率/W 高溫 1 100
中溫 880
低溫________　　　　
解：高溫擋產生的熱量：
W＝P高溫t＝1 100 W×10×60 s＝6.6×105 J
低溫
(3)該蛋糕機正常工作時R2的電阻值；
甲 乙
第4題圖
額定電壓/V 220
額定功率/W 高溫 1 100
中溫 880
低溫________　　　　
解：當 S1閉合，S2旋到位置2時，此時為并聯電路，總電阻最小，總功率最大為1 100 W；當 S1閉合，S2旋到位置1時，電路中只有R1，此時，電路處于中溫擋，R1的功率為880 W，所以高溫擋時R2的功率：
P2＝P高溫－P中溫＝1 100 W－880 W＝220 W
根據P＝ 可知，電阻R2的阻值：R2＝ ＝ ＝220 Ω
(4)該蛋糕機低溫擋的額定功率.
解：R1的阻值：R1＝ ＝ ＝55 Ω
當開關 S1斷開，S2打到位置3時，蛋糕機處于低溫擋：
P低溫＝ ＝ ＝176 W
甲 乙
第4題圖
額定電壓/V 220
額定功率/W 高溫 1 100
中溫 880
低溫________　　　　
5. (2024甘肅23題)小明家買了一個既可以烤肉、又可以吃火鍋的多擋位電火鍋，其內部電路原理如圖所示，部分參數如表所示，R1、R2、R3均為發熱電阻.R3的阻值為44 Ω.旋轉開關S，讓其和觸點1和2、2和3或3和4接觸時，可實現不同擋位的轉換.
第5題圖
物理量 參數
額定電壓 220 V
中溫擋功率 1 100 W
低溫擋功率 440 W
(1)使用中溫擋時旋轉開關應該旋轉到跟______觸點接觸的位置，簡單說明理由；
第5題圖
物理量 參數
額定電壓 220 V
中溫擋功率 1 100 W
低溫擋功率 440 W
解：旋轉開關與觸點1和2接觸時，R1、R2串聯接入電路中，與2和3接觸時，R2接入電路中，與3和4接觸時，R2、R3并聯，由并聯電阻小于其中任一電阻，串聯電阻大于其中任一電阻可知，與2和3接觸時電阻較小，
根據P＝ 可知，此時電路的功率較大，為中溫擋；
2和3
(2)電加熱器電路中R1、R2的阻值各為多少？
第5題圖
物理量 參數
額定電壓 220 V
中溫擋功率 1 100 W
低溫擋功率 440 W
解：中溫擋功率為1 100 W，故R2＝ ＝ ＝44 Ω
R1、R2串聯接入電路中時電阻最大，根據P＝ 可知，此時功率最小，為低溫擋，低溫擋功率為440 W，由串聯電阻的規律得：
R1＋R2＝ ＝ ＝110 Ω
則R1＝110 Ω－44 Ω＝66 Ω
(3)在高溫擋模式下，向鍋內裝2 kg溫度為20 ℃的水，高溫擋連續正常工作210 s，水溫升高到70 ℃，這時電火鍋的加熱效率η是多少？[電熱絲的電阻不隨溫度變化，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，水吸收的熱量跟電火鍋消耗的電能的比值叫做加熱效率]
第5題圖
物理量 參數
額定電壓 220 V
中溫擋功率 1 100 W
低溫擋功率 440 W
解：水吸收的熱量：
Q吸＝c水m(t-t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(70 ℃－20 ℃)＝4.2×105 J
由于R2＝R3，則并聯的總電阻R并＝ ＝22 Ω，高溫擋功率：
P高溫＝ ＝ ＝2 200 W
高溫擋模式下連續正常工作210 s消耗的電能：
W＝P高t′＝2 200 W×210 s＝4.62×105 J
電火鍋的加熱效率：
η＝ ×100%＝ ×100%≈90.9%
類型3　電路設計與改進
6. 小明將廢舊電熱器上規格為“220 V　968 W”的完好電熱絲R0拆下，用于科技小組制作電烘箱，設計電路如圖甲所示.經過多次試驗，當選用的電阻R1的阻值為5 Ω時，剛好滿足箱體內烘干功率要求.(不考慮溫度對電阻的影響)
拓
展
訓
練
甲 乙
第6題圖
(1)電熱絲R0的阻值是多少？
甲 乙
第6題圖
解：規格為“220 V　968 W”的完好電熱絲R0，根據P＝ ，電熱絲的阻值：
R0＝ ＝ ＝50 Ω
甲 乙
第6題圖
(2)整個電路工作時的電流是多少？整個電路工作1 h產生的熱量是多少？
解：圖甲中，兩電阻串聯，由電
阻的串聯規律，R＝50 Ω＋5 Ω
＝55 Ω，由歐姆定律，整個電路
工作時的電流：
I＝ ＝ ＝4 A
整個電路工作1 h產生的熱量：
Q＝W＝UIt＝220 V×4 A×1×3 600 s＝3.168×106 J
(3)圖甲電路工作時存在著電能沒有被充分利用的不足.在保證箱體內烘干功率及R0不變的情況下，請你針對電路中的不足進行改進，在圖乙中將改進的電路圖補充完整，并在圖中標出相關電阻的阻值(此問不要求寫出計算過程)
甲 乙
第6題圖
解：在圖甲中，電烘箱的電功率：
P01＝I2R0＝(4 A)2×50 Ω＝800 W
R2串＝ ＝ ＝60.5 Ω
由串聯電阻的規律，故應串聯的電阻：
R2＝60.5 Ω－50 Ω＝10.5 Ω
即將R2＝10.5 Ω的電阻與R0＝50 Ω的電阻串聯后作為電烘箱體的加熱絲即可，如答圖a所示；或將R1＝5 Ω的電阻與R0＝50 Ω的電阻串聯后再與R2(R2＝60.5 Ω－5 Ω－50 Ω＝5.5 Ω)串聯，如答圖b所示．
b
第6題答圖
a

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