电加热器的多档位问题

2013年中考物理试题电学压轴题之电加热器的多档位问题

1、（2013重庆A卷）图l6甲为一款有高、低温两档的家用蒸汽电熨斗，其电路原理如图16乙所示，R1、R2为电热丝，其额定电压均为220V。电路的工作原理是：当S，闭合，S2断开时，电熨斗处于低温档；当S1、S2都闭合时，电熨斗处于高温档。正常工作时高温挡的电功率为1980W。(电源电压保持不变，不计电热丝电阻随温度的变化)

(1)电熨斗正常工作时，在高温档状态下电路中的总电流是多大?

(2)若电热丝R2的电阻为44Ω，R1的电阻为多少?

(3)若电热丝R2烧毁了，要使电路恢复正常工作，小楠设计了这样一个方案： 小楠方案：用两根都是“220V 550W”的电热丝并联替代R2。

请你通过计算和分析，对小楠的方案作出评价。

（1）电熨斗工作时，电流流过电阻产生热量，对水加热，使水汽化为蒸汽，因此电热丝是利用电流的热效应工作的；由电路图知，当闭合S1、S2闭合时，两电阻丝并联，电路U电阻最小，电源电压U一定，由P=可知此时电路功率最大，电熨斗处于高温挡； R

由P=UI可得，1800W=220V×I，所以在高温档状态下电路中的总电流I=9A

（2）由电路图知：当S1闭合，S2断开时，电阻R1和R2组成的是一个并联电路； U=U1=U2=220V

U220VI2== R2 44Ω

I1= I- I2=9A -5A =4 A

U220VR1= = =55Ω 4 AI1

（3）小楠方案：用一根都是“220V 550W”的电热丝的电阻为R3

U（220V）R3= =Ω P3550W

用两根的电热丝R3并联后总电阻是44Ω，其总功率为1100W，正常工作时符合要求。 但当其中一根的电热丝烧坏，电路仍能工作，但P3=550W<1100W，且不能及时发现加以排除，可见小楠方案也不是最佳方案。

2、(2013黄冈）电热加湿器工作原理：加湿器水箱中部分水通过进水阀

门进入电热槽中受热至沸腾，产生的水蒸气通过蒸汽扩散装置喷入空气

中，从而提高空气湿度。下表是某同学设计的电热加湿器部分参数，其

发热电路如图所示，R1、R2为阻值相同的发热电阻，1、2、3、4为触

点，S为旋转型开关，实现关、低、高档的转换。

(1)若加热前水温为20℃，电热槽内气压为标准大气压，从加热到沸

腾最短时间为3分钟，则电热槽中水的质量是多少千克？（不计热损失，

c水=4.2 x103J/( kg·℃)，结果保留两位小数）

222

(2)加湿器在低档时的发热功率；

(3)对于需要制冷的室内，电热加湿器会使其气温升高，请提出一条改进的建议。

1）不计热损失，有：Q1= Q2 P1t= cm(t2－t1)

3400W×3×60s=4.2×10J/（kg·℃）×m×(100℃-20℃) m=0.21kg

U2

（2）电热加湿器在高档时，R2被短路，电路中只有R1 ，故有P1=UI1= R1

U2

电热加湿器在低档时，R1和R2串联，总电阻R=2R1，有P2= UI2= 2R1

则 P2R 1=0.5，P2=0.5 P1=0.5×400W=200W P2R11

（3）可以降低电热槽内气压 其他正确解答均可

3、（2013泰州）图16所示是一种电热水龙头，图17是它的电路简图。旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，从而控制流出的水为冷水、温水或热水。已知R1、R2是电热丝，R2=55Ω，温水档的电功率是2.2kw。试回答或求解下列问题：

（1）S旋到____位置时，水龙头流出温水；S旋到____位置时，水龙头流出热水。（选填“1”、“2”或“3”）

（2）电热丝R1的阻值是多大？

（3）S旋到热水档时，电路中的总电流是多大？

答案：（1）2 、 3

（2）22欧

（3）14A

图16 图17

解析：（1）当开关处于位置2时，只有电阻R1接入电路，电路电阻最大，根据P=可知：此时功率最小，可见此时放出的是温水；当开关处于位置3时，电阻R1和R2并联接入电路，电路电阻最变小，根据P=

（2）∵P=UI=可知：此时功率最小，所以此时放出的是热水； 可知，温水功率P温水=2.2kW=2200W，

∴R1===22Ω；

（3）∵S旋到热水档时，电阻R1和R2并联接入电路，

∴根据欧姆定律得：I1=I2===4A， ==10A，

所以，I=I1+I2=10A+4A=14A．

4、（2013 锦州）某学校食堂有一个电水壶的铭牌如表所示．如图是电水壶的电路图，R为加热器，当温度较低时，温控开关S处于闭合状态，加热器加热．当水沸腾后，会自动断开进入保温状态．从而实现了自动温度开关控制．若加热器电阻阻值不随温度变化而改变，且

（2）若电水壶产生的热量全部被水吸收，现将一满壶23℃的水在标准大气压下烧开需要多

3长时间？[水的比热容C=4.2×10J/（kg ℃）]．

（3）当电水壶处于保温状态时，通过加热器的电流是1A，此时电阻R0的电功率是多少？

5、（2013南通）如图所示是家用饮水机的工作原理电路，其中S是温度

控制开关，当水温升高到一定温度时，饮水机从加热状态自动切换到保

温状态，已知电阻R0=55Ω，R=2365Ω.

（1）当开关S处于“2”挡时，通过电阻R和R0的电流强度各为多大？

（2）当开关S分别处于“1”挡和“2”挡时，饮水机的总功率各是多少？

（3）请判断当开关S处于“1”挡时，饮水机处于加热状态还是保温状态？简述理由。 （1）当开关S处于“2”挡时，R被短路，IR=0

I 0=U/R0=220V/55Ω=4A

（2）当开关S处于“1”挡时，R与R0串联，饮水机的总功率

P1=U2/（R0+R）=（220V）2/（2365Ω+55Ω）=20W 当开关S处于“2”挡时，只有R0工作，饮水机的总功率

P2=U2/R0=（220V）2/55Ω=880W

（3）当开关S处于“1”挡时，饮水机处于保温状态

当开关S处于“1”挡时，饮水机的总功率远远小于开关S处于“2”挡时的总功率。

6、（2013衢州）电压力锅结合了压力锅和电饭锅的优点，是现代人喜欢的厨房用具。图甲是某品牌电压力锅的简化电路图，R1为加热电阻，R2为保温电阻，S1为电源开关，S2为压力开关。加热时S2与触点a接通，R1工作；保温时S2与触点b接通，R2工作。电压力锅的其他参数见铭牌。

(1)当电压力锅内的气压达到设定值时水沸腾。此时，水的温度______100℃(选填“＞”、“＝”或 “＜”)。

(2)计算保温电阻R2正常工作时的阻值。

（3）图乙表示电压力锅工作时电功率与时间的关系。阴影部分面积表示_________，并列式计算它的大小。

(1) ＞

(2) 保温时S2与触点b接通，R2工作；R2＝U2/P保温＝(220伏)2/100瓦＝484欧姆

(3)电压力锅加热10分钟消耗的电能(或电功)

W＝Pt＝1000瓦×600秒＝6×105焦

7、（2013绥化）某种电热水器，其电路图如下，R1为发热板，R2为

保温电阻，Sl是温控开关。当电热水器处于加热状态时水被加热，

达到设定温度时，S1自动断开，热水器处于保温状态时，已知电阻

R1=50Ω，R2=450Ω。求：

（1）热水器内装有质量为2kg的水，当水的温度从20℃升高到40℃

对，这些水吸收的热量是多少？

（2）当电热器处于加热状态时，电路中的电流是多大？

（3）当热水器处于保温状态时，R1的电功率为多少？

Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg ℃）×2kg×（40℃﹣20℃）=1.68×105J

热水器加热时，只有R1工作，电路的电流：I加热=U/R1=220V/50Ω=4.4A 当热水器处于保温状态时，R1与R2串联，电路的电流：I

=220V/500Ω=0.44A

R1的电功率P1=I保温2R1=(0.44A)2×50Ω=9.68W

答案：(1)1.68×105J (2)4.4A (3)9.68W

8、（2013柳州）学习了电学知识后，小亮研究家中具有保温功能的电饭锅，画如电饭锅的电路原理图如图l6所示，电饭锅的铭牌上部分内容如下表。

保温=U/（R1+R2）

(1)R1、R2中哪个是加热电阻?要使电饭锅加热，开关S闭合还是断开?

(2)电饭锅正常加热时，电路的电流是多大?

(3)电路中电阻R1、R2的阻值各是多大?保温时，R1、R2产生的电热之比是多少? 解：（1）当开关S闭合时，R2被短路，电路的总电阻最小，根据P=U2/R，这时功率最大，这时电饭锅处于加热状态，R1为加热电阻。

（2）电饭锅正常加热时，电路的电流：I加热=P加热/U=1100W/220V=5A

(3)电饭锅正常加热时，只有R1工作，R1=U2/P加热=(220V)2/1100W=44Ω

电饭锅保温时，R1与R2串联，R总=U2/P保温=(220V)2/44W=1100Ω

R2=R总－R1=1100Ω－44Ω=1056Ω

电饭锅保温时，R1与R2串联，I1=I2=I

它们产生电热之比Q1:Q2=W1:W2=I12R1t:I22R2t=R1:R2=44Ω：1056Ω=11:264

9、（2013苏州）某型号的家用电饭煲有两挡，其原理如图所示．“1”挡是保温焖饭，“2”挡是高温烧煮．若已知电阻R0=44Ω，R=2156Ω，求：

(1)当开关S置于“1”挡时，电路中的电流I1和R0两端的电压U0；

(2)当开关S置于“2”挡时，电饭煲高温烧煮的功率P．

答案：(1)0.1A 4.4V (2)1100W

解：(1)当开关S置于“1”挡时，R与R0串联

电流I1=U/(R+R0)=220V/(2156Ω+44Ω)=0.1A

R0两端的电压:U0=I1R0=0.1A×44Ω=4.4V

(2)当开关S置于“2”挡时,电路中只有R0工作

电饭煲高温烧煮的功率：P=U2/R0=（220V）2/44Ω=1100W

10、(2013山西）电压力锅是一种新型家用电器，集高压锅与电饭锅优点于一体，既安全又环保。图20是某型号电压力锅工作电路简图，右表是其部分参数。其中R1是主加热器，R2是保压加热器。接通电路后，开关s自动与触点a、b接通，开始加热。当锅内温度达到105℃时，开关S自动与a、b断开，并与触点c接通，开始保压，此时锅内水温不变，且未沸腾。现将3L初温为25℃的水加入压力锅中，接通电路使其正常工作30min。已知消耗的电能有90％被有效利用，水的比热容为4．2×103J／(kg·℃)。求：

(1)电压力锅在加热状态时的电流。

(2)电压力锅多少秒后开始保压?

(3)电压力锅在此30min内消耗的电能。

11、（2013永州）小芸爸爸在商店选中一款速热式电热水器，小芸阅读说明书后知道该电热水器的额定功率是4400W．额定电压是220V，工作电路图如图所示（图中R是给水加热的电阻），小芸向爸爸指出该电热水器夏天4400W的额定功率过大，浪费电能，冬天4400W的额定功率过小，不能满足人对热水的需要．两人交流讨论后根据自家的实际情况，从节约、低碳、环保的角度，提出了以下选购要求：①该电热水器额定电压是220V；②夏天额定功率是2200W，春、秋两季额定功率是4400W，冬季额定功率是6600W．求：

（1）如图所示，该电热水器正常工作15min，加热电阻R消耗的电能？

（2）如图所示，该电热水器正常工作时，电路中电流强度是多大？

（3）请你用两个加热电阻R1，R2和两个开关S1，S2设计出符合小芸以上①、②两个选购要求的电热水器加热工作电路图（画在答题卡的指定位置），并计算出加热电阻R1和R2的阻值各是多大？

12、（2013龙东）学校为班级新买的饮水机的电路图如图所示，铭牌如表示

数．S是手动开关，S1是温控开关，当S闭合后，热水箱内的水温低于60℃

时S1就自动闭合，水温高于90℃时S1就自动断开，因此这台饮水机有“加

热”和“保温”两档功率，在“加热”时，流过电阻R2的电流为 A，R1的

电阻值为 Ω．

解：温控开关S1断开，处于保温状态，这时只有R2工作，

通过R2的电流I2=P保温/U=44W/220V=0.2A

而不管饮水机处于加热还是保温状态，R

2都工作，其两端电压不变， 所以通过R2的电流不变，仍然是0.2A。

根据欧姆定律可计算R2的阻值，R2=U/I2=220V/0.2A=1100Ω

当温控开关S1闭合时，处于加热状态，这时R1和R2并联，

R总=U2/P加热=(220V)2/484W=100Ω

根据并联电路电阻的关系，1/R总=1/R1+1/R2

1/100=1/R1+1/1100 可解得R1=110Ω

说明：本题还有其它解法，本题虽是一道填空题，但难度不小，网上有一种解析版答案和过程是错误的。

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