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九年級科學上冊 第三章3.6電能——焦耳定律和多檔位電熱器的計算
二、電熱器與焦耳定律
例1：（2024九上·杭州期末）如圖所示是“探究電流通過導體產生的熱量與導體電阻的關系”的實驗裝置，煤油的質量、初溫均相同，5分鐘后觀察到甲瓶中溫度計示數比乙瓶高，若電阻絲的電阻分別為R甲和R乙，通過的電流分別為Ⅰ甲和Ⅰ乙，則（　　）
A．I甲>l乙，R甲>R乙 B．I甲=I乙，R甲>R乙
C．I甲=I乙，R甲I乙，R甲例2：（2023九上·南潯期末）如圖所示是“探究電流通過導體時產生熱量的多少與哪些因素有關”的實驗裝置。兩個透明容器中密封著等量的空氣，回答下列問題：
（1）通電后透明容器中空氣的內能增大是通過　 　的方式改變的，圖甲所示的裝置是用來探究電流通過導體產生的熱量多少跟　 　大小的關系；
（2）如果實驗乙通過容器①電阻絲電流是2A，則容器②內電阻絲在1min內產生的熱量是　 　J。
1．（2024九上·鹿城月考）小科用如圖所示的電路探究“電流通過導體產生熱量多少與電阻的關系”，下列說法正確的（　　）
A．玻璃管越粗實驗現象越明顯
B．兩燒瓶中分別裝等質量的水和煤油
C．需控制兩燒瓶中電阻絲的長度、橫截面積、材料均相同
D．該裝置還可研究導體產生的熱量與電流大小的關系
2：（2024九下·杭州月考）小樂猜想：“電流通過導體產生的熱量的多少可能跟電流、電阻和通電時間有關”，于是設計了如圖所示的裝置①和②，先將電阻絲（R1＜R2）分別裝入規格相同的燒瓶中，然后將帶有相同的玻璃管的塞子塞緊燒瓶，玻璃管在外側的一端與相同的癟氣球相連；實驗過程中電源電壓保持不變。下列敘述中，正確的是（　?。?br/>A．探究電流產生的熱量與電流大小的關系，可比較氣球甲、乙的體積變化
B．探究電流產生的熱量與電阻大小的關系，可比較氣球丙、丁的體積變化
C．裝置①和②同時實驗，通電相同時間后，體積變化最大的氣球是丙氣球
D．裝置①和②同時實驗，通電相同時間后，體積變化最大的氣球是甲氣球
3、（2023九上·嘉興期末）如圖是研究電熱與哪些因素有關的裝置，兩只燒瓶內裝有煤油，瓶塞上各插一根玻璃管，瓶內各裝一根阻值不同的電阻絲R甲和有R乙，將兩根電阻絲串聯在電路中。
（1）燒瓶內裝的是比熱小的煤油而不是水，優點是　 　。
（2）閉合開關，一段時間后甲燒瓶內玻璃管中的液面要升得更高，則兩電阻絲的大小關系R甲　 　R乙（選填“>”，“<”或“=”）。
三、多檔位電熱器的計算
例1：（2024九上鎮海期末）小科想要利用風扇、發熱電阻等元件，制作一個有低溫擋和高溫擋的暖風機。他設計了發熱部分的兩種電路，分別如圖甲、乙所示。下列說法錯誤的是（　?。?br/>A．圖甲中，當開關S閉合、S1斷開時，此時處于低溫擋工作狀態
B．圖甲中，當開關S閉合、S1閉合時，此時處于高溫擋工作狀態
C．圖乙中，若電源電壓為24伏，要實現電阻R3的發熱電功率為120瓦，則R3阻值為5歐
D．圖乙中，暖風機高溫擋總功率為200瓦，在高溫擋工作1分鐘，暖風機消耗電能1.2×104焦
例2：（2023九上·玉環月考）小科家有一臺電烤箱，其銘牌如下，高溫檔功率數值模糊不清。其內部簡化電路如圖所示，R1和R2均為電熱絲。求：
××牌電烤箱
額定電壓 220V
額定功率 高溫檔 　
低溫檔 440W
電源頻率 50Hz
（1）當電烤箱處于低溫檔時，S1、S2所處的狀態是　 　。
（2）當電烤箱在低溫檔正常工作時的電流是多少？
（3）小科先斷開其它家用電器，并將電烤箱調到高溫檔接入220V的家庭電路中，發現他們家的電子式電能表（3000imp/（kW·h））在2min內指示燈恰好閃了120次，請你幫助他計算電烤箱高溫檔時的電功率。（“3000imp/（kW·h）”指的是接在這個電能表上的用電器每消耗1kW·h的電能，電表上的指示燈閃爍3000次）
例3：（2024九上·南潯期末）圖甲是自動上水電熱水壺，因其取水方便越來越受到喝茶人士的喜歡。取水時，只要閉合開關，水泵在電動機的帶動下，就能將水抽到壺內。
（1）自動取水時，將1.1ｋｇ水抽高0.5ｍ灌入電熱水壺中需要5ｓ，電動機的機械效率為80％，則電動機抽水時的功率至少為多少瓦？
（2）該款新型智能電熱水壺，有高、中、低三擋，還可以手動調節，它的等效電路圖如圖丙所示，其中R1＝R2＝100Ω，均為電熱絲，單刀雙擲開關S2可接ａ或ｂ。
求：①開關S1斷開、S2接ｂ時，電熱水壺處于　 ?。ㄌ睢案邷亍薄爸袦亍被颉暗蜏亍保?；
②電熱水壺處于高溫擋時的電功率　 　。
1．（2024·浙江寧波模擬）如圖所示，圖甲是某款即熱式電熱水龍頭，圖乙是它的電路原理圖，R1和R2是阻值分別為22Ω和44Ω的電熱絲。通過旋轉手柄改變與開關S接觸的兩個相鄰觸點，實現冷水、溫水、熱水擋的切換。則以下說法正確的是（　　）
A．開關S接觸2、3觸點時，水龍頭放出的是熱水
B．開關S接觸3、4觸點時，電熱絲R1、R2串聯
C．水龍頭在溫水擋正常工作時的電流是10A
D．水龍頭在熱水擋正常工作時的功率是3300W
2．（2024·浙江臺州模擬）某興趣小組想要利用風扇、發熱電阻等元件，制作一個有低溫檔和高溫檔的暖風機，設計了發熱部分的兩種電路，如圖甲、乙所示。
（1）圖甲中，當開關S閉合、S1斷開時，R1和R2的連接方式是___________，此時處于___________檔工作狀態；
（2）若選用圖乙所示電路，電源電壓為24伏，想要實現發熱電阻R3的電功率為120瓦，則選用R3的阻值應為多少？
（3）按圖乙電路制作的暖風機高溫檔的總功率為200瓦，在高溫檔工作600秒，暖風機所消耗的電能是多少？
3．（2024九上·鹿城月考）一般泡制咖啡包含磨咖啡豆、加熱泡咖啡、保溫三個階段。圖甲為多檔位咖啡機，圖乙是其電路結構簡化圖，電動機用于磨咖啡豆，R1、R2為發熱電阻。銘牌上的部分參數如下表所示。
額定電壓 220V
磨豆功率 110W
加熱功率 1210W
保溫功率 88W
產品規格 295*280*410mm
（1）閉合S2和S3咖啡機的工作狀態處于　 　階段。
（2）R2的阻值是多少歐？
（3）小科某次泡制咖啡，只進行了磨豆和加熱，其中磨豆用時0.5分鐘，加熱用時3分鐘，則本次泡制咖啡共消耗多少焦電能？
4、（2024九上·金東期末）如圖-1，是某型號電暖器。它有高溫、低溫兩個擋位，其簡化電路圖如圖-2所示。R1和R2均為發熱電阻，其部分參數如圖表所示。請完成下列問題：
額定電壓 220V
額定功率 高溫擋 2200W
低溫擋 1100W
（1）當開關S1、S2均閉合時，電暖器處于　 　擋；
（2）求該電暖器在低溫擋正常工作時，電路中的電流大小；
（3）在某次用電高峰期，小金用如圖-3所示的電力監測儀，測出該電暖器在低溫擋工作時的實際電壓為210V，實際功率為900W。小金由此認為實際功率小于額定功率，只是因為實際電壓小于額定電壓造成的。小蘭和小江卻一致認為小金的觀點不全面。請你根據題中信息和所學知識，解釋實際功率小于額定功率的原因。
5、（2023九上·杭州期末）如表為電烤箱銘牌的部分參數，其簡化電路如圖所示。
額定電壓 220V
額定功率
高溫擋 1100W
低溫擋 440W
（1）當開關S閉合時，電烤箱處于　 　擋。
（2）結合數據分析計算，R1、R2的阻值是多少？
（3）當電烤箱處于低溫擋工作1分鐘，R1消耗的電能是多少？
九年級科學上冊 第三章3.6電能——焦耳定律和多檔位電熱器的計算解析答案
二、電熱器與焦耳定律
例1：（2024九上·杭州期末）如圖所示是“探究電流通過導體產生的熱量與導體電阻的關系”的實驗裝置，煤油的質量、初溫均相同，5分鐘后觀察到甲瓶中溫度計示數比乙瓶高，若電阻絲的電阻分別為R甲和R乙，通過的電流分別為Ⅰ甲和Ⅰ乙，則（　　）
A．I甲>l乙，R甲>R乙 B．I甲=I乙，R甲>R乙
C．I甲=I乙，R甲I乙，R甲【答案】B
【解析】根據串聯電路的電流特點及焦耳定律進行解答。
【解答】由圖中可知R甲與R乙串聯在電路中，在串聯電路中電流處處相等，所以I甲＝I乙；
由于5分鐘后觀察到甲瓶中溫度計的求數比乙瓶高，由此可知Q甲＞Ｑ乙，
由于Q＝I2Rt，I甲＝I乙，所以R甲>R乙；故B正確。答案為：B。
例2：（2023九上·南潯期末）如圖所示是“探究電流通過導體時產生熱量的多少與哪些因素有關”的實驗裝置。兩個透明容器中密封著等量的空氣，回答下列問題：
（1）通電后透明容器中空氣的內能增大是通過　 　的方式改變的，圖甲所示的裝置是用來探究電流通過導體產生的熱量多少跟　 　大小的關系；
（2）如果實驗乙通過容器①電阻絲電流是2A，則容器②內電阻絲在1min內產生的熱量是　 　J。
【答案】（1）熱傳遞；電阻（2）300
【解析】（1）改變物體內能的方式：①做功，本質為能量的轉化；②熱傳遞，本質為能量的轉移。根據甲圖分析哪個因素不同，哪些因素相同即可。
（2）首先根據并聯電路的電流規律I總=I1+I2計算出通過容器②電阻絲的電流，再根據Q=I2Rt計算產生的熱量。
【解答】（1）通電后，電阻絲發熱，空氣從電阻絲吸收熱量，則透明容器中空氣的內能增大是通過熱傳遞的方式改變的。根據甲圖可知，兩個電阻絲串聯，即電流相等，而兩個電阻絲阻值不同，那么該裝置用來探究電流通過導體產生的熱量跟電阻大小的關系。
（2）根據乙圖可知，容器①電阻絲在干路上，容器②電阻絲在支路上。
由于②容器中電阻絲和容器外電阻絲阻值相同，那么通過它們的電流相等，
根據I總=I1+I2可知，都是干路電流的一半，也就是1A。
則容器②內電阻絲在1min內產生的熱量為：Q=I2Rt=（1A）2×5Ω×60s=300J。
1．（2024九上·鹿城月考）小科用如圖所示的電路探究“電流通過導體產生熱量多少與電阻的關系”，下列說法正確的（　　）
A．玻璃管越粗實驗現象越明顯
B．兩燒瓶中分別裝等質量的水和煤油
C．需控制兩燒瓶中電阻絲的長度、橫截面積、材料均相同
D．該裝置還可研究導體產生的熱量與電流大小的關系
【答案】D
【解析】轉換法 物理學中對于一些看不見摸不著的現象或不易直接測量的物理量，通常用一些非常直觀的現象去認識或用易測量的物理量間接測量，這種研究問題的方法叫轉換法。
【解答AB.電阻絲產生的熱量不易直接觀察，由轉換法，可使等質量初溫相同的同種物質吸收熱量，由溫度變化確定產生的熱量多少；故玻璃管越細，變化幅度越大，實驗現象越明顯，故AB錯誤；
C.探究“電流通過導體產生熱量多少與電阻的關系”，要控制電流和通電時間相同，只改變電阻大小，故兩燒瓶中電阻絲阻值應不同，若控制兩燒瓶中電阻絲的長度、橫截面積、材料均相同，則兩電阻絲阻值相同，故C錯誤；
D.研究電流通過導體產生的熱量與電流大小的關系，要控制電阻和通電時間相同，只改變電流大小。上圖中，將任一個電阻絲作為研究對象，通過移動變阻器的滑片可改變電
路的電流大小，而控制通電時間相同，即可研究電流通過導體產生的熱量與電流大小的關系，故D正確。故答案為：D。
2、（2024九下·杭州月考）小樂猜想：“電流通過導體產生的熱量的多少可能跟電流、電阻和通電時間有關”，于是設計了如圖所示的裝置①和②，先將電阻絲（R1＜R2）分別裝入規格相同的燒瓶中，然后將帶有相同的玻璃管的塞子塞緊燒瓶，玻璃管在外側的一端與相同的癟氣球相連；實驗過程中電源電壓保持不變。下列敘述中，正確的是（　?。?br/>A．探究電流產生的熱量與電流大小的關系，可比較氣球甲、乙的體積變化
B．探究電流產生的熱量與電阻大小的關系，可比較氣球丙、丁的體積變化
C．裝置①和②同時實驗，通電相同時間后，體積變化最大的氣球是丙氣球
D．裝置①和②同時實驗，通電相同時間后，體積變化最大的氣球是甲氣球
【答案】C
【解析】（1）（2）根據控制變量法的要求分析判斷；
（3）（4）比較各個電阻產生熱量的多少，從而判斷氣球體積的大小變化即可。
【解答】根據題意可知，電阻產生的熱量越多，則燒瓶內氣體溫度越高，那么氣球的體積越大。
A.探究電流產生的熱量與電流大小的關系，需要控制電阻相同而改變電流的大小，而甲和乙中兩個電阻串聯電流相同，而電阻不同，故A錯誤；
B.探究電流產生的熱量與電阻大小的關系，需要控制電流大小和時間相同，改變電阻大小，因此可以比較甲和乙氣球的體積變化，故B錯誤；
CD.甲和乙中兩個電阻串聯，通過的電流相等，根據Q=I2Rt可知，乙中電阻產生的熱量多，即Q乙＞Q甲。丙和丁中兩個電阻并聯，它們的電壓相等，根據可知，丙中電阻產生的熱量多，即Q丙＞Q丁。①和②中電源電壓相等，則丁的電阻兩端的電壓肯定大于乙的電壓，根據可知，丁產生的熱量大于乙產生的熱量，即Q?。綫乙。比較可知，產生熱量最多的是丙，則體積變化最大的是丙氣球，故C正確，D錯誤。故選C。
3、（2023九上·嘉興期末）如圖是研究電熱與哪些因素有關的裝置，兩只燒瓶內裝有煤油，瓶塞上各插一根玻璃管，瓶內各裝一根阻值不同的電阻絲R甲和有R乙，將兩根電阻絲串聯在電路中。
（1）燒瓶內裝的是比熱小的煤油而不是水，優點是　 　。
（2）閉合開關，一段時間后甲燒瓶內玻璃管中的液面要升得更高，則兩電阻絲的大小關系R甲　 　R乙（選填“>”，“<”或“=”）。
【答案】（1）煤油比熱容小，吸收相同的熱量，溫度變化大或玻璃管內液面上升高，實驗效果明顯
（2）>
【解析】（1）根據Q=cm△t可知，質量相同的不同物質吸收相同的熱量時，升高的溫度與比熱容成反比，即比熱容越小的物質，升高的溫度越大，煤油受熱后體積膨脹越多，玻璃管內液面上升的更多。
（2）首先根據液面的高度變化確定電阻絲產生熱量的多少，再根據Q=I2Rt比較電阻絲的阻值大小。
【解答】（1）燒瓶內裝的是比熱小的煤油而不是水，優點是：煤油的比熱容小，吸收相同的熱量，溫度變化大或玻璃管內液面上升高，實驗效果明顯。
（2）閉合開關，一段時間后甲燒瓶內玻璃管中的液面升得更高，說明甲電阻絲產生的熱量多。甲和乙兩個電阻絲串聯，通過它們的電流大小和通電時間相同，根據Q=I2Rt可知，電阻R甲>R乙。
三、多檔位電熱器的計算
例1：（2024九上鎮海期末）小科想要利用風扇、發熱電阻等元件，制作一個有低溫擋和高溫擋的暖風機。他設計了發熱部分的兩種電路，分別如圖甲、乙所示。下列說法錯誤的是（　?。?br/>A．圖甲中，當開關S閉合、S1斷開時，此時處于低溫擋工作狀態
B．圖甲中，當開關S閉合、S1閉合時，此時處于高溫擋工作狀態
C．圖乙中，若電源電壓為24伏，要實現電阻R3的發熱電功率為120瓦，則R3阻值為5歐
D．圖乙中，暖風機高溫擋總功率為200瓦，在高溫擋工作1分鐘，暖風機消耗電能1.2×104焦
【答案】C
【解析】（1）（2）根據公式比較開關在不同狀態下的總功率的大小，從而確定對應的狀態；
（3）根據公式計算R3的阻值；
（4）根據Q=W=Pt計算暖風機消耗的電能。
【解答】圖甲中，當開關S閉合、S1斷開時，兩個電阻串聯，總電阻為R串；
圖甲中，當開關S閉合、S1閉合時，只有R2單獨工作，此時總電阻為R2；
根據串聯電路的電阻規律可知，R串>R2；
根據公式可知，總功率P串那么前者為低溫檔，后者為高溫檔，故A、B正確不合題意；
圖乙中，若電源電壓為24伏，要實現電阻R3的發熱電功率為120瓦，
則R3阻值，故C錯誤符合題意；
暖風機消耗電能 Q=W=Pt=200W×60s= 1.2×104 J，
故D正確不合題意。
例2：（2023九上·玉環月考）小科家有一臺電烤箱，其銘牌如下，高溫檔功率數值模糊不清。其內部簡化電路如圖所示，R1和R2均為電熱絲。求：
××牌電烤箱
額定電壓 220V
額定功率 高溫檔 　
低溫檔 440W
電源頻率 50Hz
（1）當電烤箱處于低溫檔時，S1、S2所處的狀態是　 　。
（2）當電烤箱在低溫檔正常工作時的電流是多少？
（3）小科先斷開其它家用電器，并將電烤箱調到高溫檔接入220V的家庭電路中，發現他們家的電子式電能表（3000imp/（kW·h））在2min內指示燈恰好閃了120次，請你幫助他計算電烤箱高溫檔時的電功率。（“3000imp/（kW·h）”指的是接在這個電能表上的用電器每消耗1kW·h的電能，電表上的指示燈閃爍3000次）
【答案】（1）閉合、斷開
（2）閉合、斷開，與串聯，電烤箱處于低溫擋，由表格數據可知，電烤箱在低溫擋正常工作時的功率，
由可得電路中的電流：
（3）3000imp/（kW·h）表示每消耗1kW·h的電能，電能表的指示燈閃爍3000次，指示燈閃爍120次消耗的電能：
，
電烤箱的電功率：
【解析】在單位時間內電流所做的功叫做電功率；其中單位時間為秒（s），所做的功就是指電功。 電功率使用符號大寫的英文字母“P”表示，電功率是描述電流做功快慢程度的物理量，通常所謂用電設備容量的大小，通常都是指的電功率的大小，他表示該用電設備在單位時間內做功的能力。
【解答】（1） 當電烤箱處于低溫檔時 ，應該R1，R2串聯，所以 閉合、斷開 。
例3：（2024九上·南潯期末）圖甲是自動上水電熱水壺，因其取水方便越來越受到喝茶人士的喜歡。取水時，只要閉合開關，水泵在電動機的帶動下，就能將水抽到壺內。
（1）自動取水時，將1.1ｋｇ水抽高0.5ｍ灌入電熱水壺中需要5ｓ，電動機的機械效率為80％，則電動機抽水時的功率至少為多少瓦？
（2）該款新型智能電熱水壺，有高、中、低三擋，還可以手動調節，它的等效電路圖如圖丙所示，其中R1＝R2＝100Ω，均為電熱絲，單刀雙擲開關S2可接ａ或ｂ。
求：①開關S1斷開、S2接ｂ時，電熱水壺處于　 ?。ㄌ睢案邷亍薄爸袦亍被颉暗蜏亍保?；
②電熱水壺處于高溫擋時的電功率　 　。
【答案】（1）W=Gh=mgh=1.1kg×10N/kg×0.5m=5.5J
W電能=W/η=5.5J/80%=6.875J
P電=W電能/t=6.875J/5s=1.375W
（2）低溫；968W
【解析】（1）首先根據W=Gh計算對水做的有用功，然后根據計算消耗的電能，最后根據計算電動機的電功率；
（2）①根據公式比較開關在不同閉合情況下總功率大小，從而確定對應的工作狀態即可；
②根據分別計算出兩個電阻的電功率，然后相加得到高溫檔功率。
【解答】（2）①根據丙圖可知， 開關S1斷開、S2接ｂ時， 兩個電阻串聯，總電阻為R串；
開關S1閉合、S2接ｂ時，只有R1工作，此時總電阻為R1；
開關S1閉合、S2接a時，兩個電阻并聯，此時總電阻為R并；
則總電阻R串>R1>R并；
根據公式可知，總功率P串則對應狀態分別為低檔、中檔和高檔。
②電熱水壺高溫檔時的功率：P高=P1+P2=。
1．（2024·浙江寧波模擬）如圖所示，圖甲是某款即熱式電熱水龍頭，圖乙是它的電路原理圖，R1和R2是阻值分別為22Ω和44Ω的電熱絲。通過旋轉手柄改變與開關S接觸的兩個相鄰觸點，實現冷水、溫水、熱水擋的切換。則以下說法正確的是（　?。?br/>A．開關S接觸2、3觸點時，水龍頭放出的是熱水
B．開關S接觸3、4觸點時，電熱絲R1、R2串聯
C．水龍頭在溫水擋正常工作時的電流是10A
D．水龍頭在熱水擋正常工作時的功率是3300W
【答案】D
【解析】AB．根據圖乙可知，開關接觸1和2時，沒有電阻絲被接通，此時水龍頭不發熱，應該為冷水檔。當開關接觸2和3時，此時只有R2自己工作，總電阻為R2；當開關接觸3和4時，此時兩個阻絲并排連接，為并聯，總電阻為R并；根據并聯電路的特點可知，R2>R并；根據可知，P2C．當開關接觸2和3時，此時只有R2自己工作，此時為溫水檔，電流為
故C錯誤；
D．當開關接觸3和4時，此時兩個電阻絲并排連接，為并聯，則此時總功率為
，故D正確。
2．（2024·浙江臺州模擬）某興趣小組想要利用風扇、發熱電阻等元件，制作一個有低溫檔和高溫檔的暖風機，設計了發熱部分的兩種電路，如圖甲、乙所示。
（1）圖甲中，當開關S閉合、S1斷開時，R1和R2的連接方式是___________，此時處于___________檔工作狀態；
（2）若選用圖乙所示電路，電源電壓為24伏，想要實現發熱電阻R3的電功率為120瓦，則選用R3的阻值應為多少？___________
（3）按圖乙電路制作的暖風機高溫檔的總功率為200瓦，在高溫檔工作600秒，暖風機所消耗的電能是多少？___________
【答案】串聯 低溫 4.8歐 焦
【解析】（1）[1][2]甲方案中，開關S、S1均閉合時，電路為R1的簡單電路；開關S閉合、S1斷開時，R1與R2串聯，由串聯電路中總電阻等于各分電阻之和。根據公式可知，開關S閉合、S1斷開時，此時處于低溫檔工作狀態。
（2）[3]R3的阻值應為
（3）[4]暖風機消耗的電能W=Pt=200W×600s=1.2×105J
3．（2024九上·鹿城月考）一般泡制咖啡包含磨咖啡豆、加熱泡咖啡、保溫三個階段。圖甲為多檔位咖啡機，圖乙是其電路結構簡化圖，電動機用于磨咖啡豆，R1、R2為發熱電阻。銘牌上的部分參數如下表所示。
額定電壓 220V
磨豆功率 110W
加熱功率 1210W
保溫功率 88W
產品規格 295*280*410mm
（1）閉合S2和S3咖啡機的工作狀態處于　 　階段。
（2）R2的阻值是多少歐？
（3）小科某次泡制咖啡，只進行了磨豆和加熱，其中磨豆用時0.5分鐘，加熱用時3分鐘，則本次泡制咖啡共消耗多少焦電能？
【答案】（1）加熱
（2）解：當閉合S2、S3時，只有R1接入電路，電阻最小，為加熱階段，
由電功率可知；
當S2閉合、S3斷開時，此時是保溫階段，
可得此時電路總電阻
（3）解：磨豆用時0.5分鐘，t1=0.5min=30s，加熱用時3分鐘，t2=3min=180s，
本次泡制咖啡共消耗電能
。
【解析】（1）由電功率P=UI可知，在電源電壓U=220V一定時，電阻越大電功率越小，電阻越小電功率越大，當只閉合S2時，電阻R1、R2串聯接入電路，電阻最大，為保溫階段，當閉合S2、S3時，只有R1接入電路，電阻最小，為加熱階段；
（2）當閉合S2、S3時，只有R1接入電路，電阻最小，為加熱階段，由電功率P=UI可知R1阻值；當只閉合S2時，電阻R1、R2串聯接入電路，電阻最大，為保溫階段，由電功率P=UI可知R1+R2阻值，然后相減即可；
（3）消耗的總電能等于磨豆和加熱消耗的電能之和。
4、（2024九上·金東期末）如圖-1，是某型號電暖器。它有高溫、低溫兩個擋位，其簡化電路圖如圖-2所示。R1和R2均為發熱電阻，其部分參數如圖表所示。請完成下列問題：
額定電壓 220V
額定功率 高溫擋 2200W
低溫擋 1100W
（1）當開關S1、S2均閉合時，電暖器處于　 　擋；
（2）求該電暖器在低溫擋正常工作時，電路中的電流大??；
（3）在某次用電高峰期，小金用如圖-3所示的電力監測儀，測出該電暖器在低溫擋工作時的實際電壓為210V，實際功率為900W。小金由此認為實際功率小于額定功率，只是因為實際電壓小于額定電壓造成的。小蘭和小江卻一致認為小金的觀點不全面。請你根據題中信息和所學知識，解釋實際功率小于額定功率的原因。
【答案】（1）高溫擋
（2）電暖器在低溫擋正常工作時的功率為1100W，電路中的電流大小為
（3）由題意知，用電高峰期電暖器在低溫擋工作時，實際電壓為210V，實際功率為900W，根據P=U2/R可得，此時R1的阻值為49Ω。由此可知，原電阻發生了變化。所以造成實際功率小于額定功率的原因，不只是因為實際電壓小于額定電壓造成的，用電器電阻變大也是其中一個原因。
【解析】電路中的總電阻越小，電壓一定，總功率越大。結合電功率公式進行分析。
【解答】（1）由圖2可知，當開關S1、S2均閉合時，R1和R2并聯，根據并聯電路的電阻特點可知，電路中的總電阻最小，由可知，電路中的總功率最大，電加熱器處于高溫擋。
（3）根據進行分析， 實際功率小于額定功率，是由于實際電壓小于額定電壓造成的，用電器電阻變大也是其中一個原因。
5、（2023九上·杭州期末）如表為電烤箱銘牌的部分參數，其簡化電路如圖所示。
額定電壓 220V
額定功率
高溫擋 1100W
低溫擋 440W
（1）當開關S閉合時，電烤箱處于　 　擋。
（2）結合數據分析計算，R1、R2的阻值是多少？
（3）當電烤箱處于低溫擋工作1分鐘，R1消耗的電能是多少？
【答案】（1）高溫
（2）電阻R1的阻值為：R1= =44Ω，
兩個電阻串聯的總電阻為：R= =110Ω，
電阻R2的阻值為：R2=R-R1=110Ω-44Ω=66Ω
（3）當電烤箱處于低溫檔時，電路中的電流為：I= =2A
當電烤箱處于低溫檔工作1min，R1消耗的電能是：W=I2R1t=（2A）2×44Ω×1×60s＝10560J
【解析】（1）根據公式比較開關在不同狀態下的電功率大小即可；
（2）當高溫檔時，只有R1自己工作，可根據 計算它的阻值。當低溫檔時，兩個電阻串聯，可根據 計算出總電阻，最后根據 ：R2=R-R1 計算出電阻R2的阻值。
（3）低溫檔時兩個電阻串聯，首先根據 計算出通過電路的電流，再根據 W=I2R1t 計算出R1消耗的電能。
【解答】（1）根據圖片可知，當開關S斷開時，兩個電阻串聯，總電阻為R串；
當開關S閉合時，只有R1自己工作，總電阻為R1；
則R串>R1；
根據公式，則P串那么前者為低溫檔，后者為高溫檔。

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