专题训练(四) 多挡位用电器的识别与计算
类型一 串联短路式两挡位用电器的识别与计算
1. 一款电热水壶工作时有两挡,分别是加热挡和保温挡,其工作原理如图1所示(虚线框内为电热水壶的发热部位)。已知R1=44 Ω,R2=2156 Ω,当开关S置于2时连入电路的总阻值是 Ω;当开关S置于1时连入电路的总阻值是 Ω;前后两个电路中电源电压不变,根据公式
P=
可知,当开关
S
置于
1
时,电热水壶的电功率
(选填“较大”或“较小”),电热水壶处于 挡,电功率为 W;当开关S置
于2时,电热水壶的电功率 (选填“较大”或“较小”),电热水壶处于 挡,电功率为 W。
图1
2.如图2甲所示是某种电热饮水机的简化电路示意图,图乙是它的部分参数。它有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关S0自动控制),当S和温控开关S0闭合时,饮水机处于
(选填“加热”或“保温”)状态,R1的电阻是 Ω,当只闭合开关S时,饮水机处于 (选填“加热”或“保温”)状态,电路中的总电阻是 Ω,R2的电阻是 Ω。
图2
3.如图3所示是调温型电熨斗的简化电路图,它的工作电压为220 V。R1和R2均为电熨斗底板中的加热元件,R2的阻值为61.6 Ω。只闭合S1时为低温挡,电功率为440 W;同时闭合S1和S2时为高温挡。试求:
(1)低温挡工作时,电路中的电流是多少。 (2)电阻R1的阻值是多少。 (3)高温挡的电功率是多少。
图3
类型二 并联开关式两挡位用电器的识别与计算
4.如图4所示为某电热饮水机的电路原理图,有“保温”和“加热”两个挡位;已知电源电压保持220 V不变,电阻R1的阻值为1210 Ω,电阻R2的阻值为121 Ω。当开关S、S1都闭合时,连入电路的总阻值是 Ω;当只闭合开关S时,连入电路的总阻值是
Ω;前后两个电路中电源电压不变,根据电功率公式P=可知,当开关S、S1都闭合
时,电热饮水机的电功率 (选填“较大”或“较小”),电热饮水机处于 挡,电功率为 W;当只闭合开关S时,电热饮水机的电功率 (选填“较大”或“较小”),电热饮水机处于 挡,电功率为 W。
图4
5.如图5甲所示是一种饮水机的电路原理图,R1和R2均为电热丝,饮水机工作时功率随时间变化的关系图象如图乙所示。饮水机工作时,电阻R1的阻值为 Ω,电阻R2的阻值为
Ω,则30 min内电路消耗的总电能为 J。
图5
6.澎澎家新买了一个养生壶,它有高、中、低三个加热挡位,其内部简化电路如图6所示,R1、R2都是加热电阻,且R1>R2,养生壶的部分参数如表格所示。求:[c水=4.2×103 J/(kg·℃), ρ水=1.0×103 kg/m3]
容量 额定电压 高温挡功率
图6
(1)中温挡功率和电阻R2的阻值是多少。
(2)在标准大气压下,将1 L水从20 ℃加热至沸腾,水吸收的热量是多少。
(3)将1 L水从20 ℃加热至沸腾最少用时420 s,此过程中养生壶的加热效率是多少。
1 L 220 V 1000 W
200 W
中温挡功率 低温挡功率
类型三 多触点开关式多挡位用电器的识别与计算
7.小明家买了一台电烤箱,有低、中、高三个挡位的发热功率,如图7所示是其内部简化电路图,开关S1可分别与触点a、b接触。电阻R1的阻值为48.4 Ω,电阻R2的阻值为 96.8 Ω,且电源电压保持不变。请你分析:
图7
(1)当开关S1置于b端、S2断开时,R1与R2 联,此时连入电路的总阻值 (选填“最大”或“最小”),电源电压不变,根据电功率的公式P=可知,此时电功率 (选填“最大”或“最小”),为 温挡。
(2)当开关S1置于a端、S2闭合时,R1与R2 联,此时连入电路的总阻值 (选填“最大”或“最小”),电源电压不变,根据电功率的公式P=可知,此时电功率 (选填“最大”或“最小”),为 温挡。
(3)当开关S1置于b端、S2闭合时,电路为R1的简单电路,为 温挡。
8. 如图8所示为一个电吹风的简易电路,R1、R2为发热用的电阻丝,M为带动风扇转动的电动机,开关S2上扇形的金属片可与触点1、2、3、4接通。只闭合S1时,风扇吹冷风,此时回路中的电流为0.1 A;在保持S1闭合的情况下,转动S2,若使S2与2、3接通,风扇吹暖风;若使S2与3、4接通,风扇吹热风。
(1)求吹冷风时,电路消耗的电功率。
(2)吹暖风时,电阻丝的功率为吹冷风时电吹风电功率的5.5倍;吹热风时,电阻丝的功率为吹暖风时电阻丝功率的10倍,求R1、R2的阻值。
图8
答案
1.44 2200 较小 保温 22 较大 加热 1100
2.加热 40 保温 1210 1170
3.(1)只闭合S1时为低温挡,电功率为440 W,由P=UI可得,电路中的电流: I=
=
=2 A。
(2)只闭合S1时,R1与R2串联,电熨斗处于低温挡,由I=可得,电路的总电阻:
R===110 Ω,
因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电阻R1的阻值: R1=R-R2=110 Ω-61.6 Ω=48.4 Ω。
(3)同时闭合S1和S2时,电路为R1的简单电路,电熨斗处于高温挡,则高温挡的电功率: P高==
=1000 W。
4.110 1210 较大 加热 440 较小 保温 40 5.220 110 6.6×105
6.(1)当S1、S2均闭合时,R1与R2并联,电路的总电阻最小,由P=UI=可知,电路的总功率最大,养生壶处于高温挡;当只闭合S1时,电路为R1的简单电路,由R1>R2可知,此时电路的总电阻最大,电路的总功率最小,养生壶处于低温挡;则当只闭合S2时,电路为R2的简单电路,养生壶处于中温挡。
由表格数据可知,P高=1000 W,P低=200 W, 则中温挡功率:P
=P
-P
=1000 W-200 W=800 W,由P=UI=
可得,电阻R2的阻
中高低
值:R2===60.5 Ω。
(2)养生壶内水的体积:V=1 L=1×10-3 m3,
由ρ=可得,水的质量:
m=ρ水V=1.0×103 kg/m3×1×10-3 m3=1 kg,
在标准大气压下水的沸点为100 ℃,则水吸收的热量:
Q吸=c水mΔt温=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×105 J。
(3)由P=可得,养生壶高温加热时消耗的电能:W=P高t时=1000 W×420 s=4.2×105 J,
此过程中养生壶的加热效率:η=7.(1)串 最大 最小 低 (2)并 最小 最大 高 (3)中
×100%=×100%=80%。
8.(1)只闭合S1时,电路为风扇M的简单电路,风扇吹冷风,则电路消耗的电功率: P冷=UI=220 V×0.1 A=22 W。
(2)在保持S1闭合的情况下,使S2与2、3接通时,R1与R2串联后再与风扇M并联,电吹风吹暖风,由于电阻丝的功率为吹冷风时电吹风电功率的5.5倍,所以,电阻丝的功率(即两电阻丝的总功率):P12=5.5P冷=5.5×22 W=121 W,由P=可得,两电阻丝的总电阻:R总=400 Ω。
使S2与3、4接通时,R2短路,此时R1与风扇M并联,电吹风吹热风,由题知,此时电阻丝的功率为吹暖风时电阻丝功率的10倍,所以,R1的电功率:P1=10P12=10×121 W=1210 W,则R1的阻值:R1==
=40 Ω。因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,R2的阻值:R2=
=
=
R总-R1=400 Ω-40 Ω=360 Ω。
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