专题09 电功率之多档位计算（解析版）.docx

1、模块四 电学专题09 电功率之多档位计算*知识与方法多档位计算1.档位识别：加热电阻的功率越大，对应的档温度越高。2.电热器有多个加热电阻参与，总电压不变，接入电路中的总电阻变化。分为三种：（1）串联电路中，从电功率的公式P总入手，逐渐使电阻短路，总电阻越小，总功率越大，实现低、中、高档位的变化。SR11R2220V2如果R1 和R2 都是加热电阻，根据公式P总，开关接1时，R1被短路，总电阻小，总功率大，是高温档；开关接2时，R1和R2串联，总电阻大，总功率小，是低温档。（2）并联电路中，从电功率的公式P总入手，每闭合一条支路，相当于并联接入一个电阻，则总电阻越小，总功率越大，实现低、中、高

2、档位的变化。R1R2S2S1220V三档：R1 和R2 都是加热电阻（R1 R2），如果R1 和R2 所在支路均有开关，根据公式P总，开关S1、S2 均闭合时，R1和R2并联，因为R并联 R1 R2，所以是高温档；开关S1 闭合，S2 断开时，只有R1 接入电路，因为R1 R2，所以是中温档；开关S2 闭合，S1 断开时，只有R2 接入电路，因为R1 R并联，所以是低温档；开关S1闭合，S2接B，R1和R2并联，因为R并联R串联，所以是高温档。3.只有一个加热电阻，串联电阻分压，使加热管的电压改变从而引起功率的变化。（此类题目中要特别注意区别加热电阻和分压电阻，分压电阻的电热是不能用来加热的）

3、滑动变阻器R0，加热的电阻丝R1（定值电阻）滑动变阻器R0减小时，R1两端电压增大，根据P1，R1加热功率增大；滑动变阻器R0增大时，R1两端电压减小，根据P1，R1加热功率减小。*针对训练一、单选题1（2023秋山东德州九年级校考期末）图甲所示的是某种电热饮水机的简化电路示意图，图乙所示的是它的有关参数。该饮水机有加热和保温两种工作状态，由机内温控开关S0自动控制。在某次用电高峰期，该饮水机的实际工作电压只有200V，忽略温度对电阻的影响。则下列说法正确的是（）A该饮水机处于加热工作状态时，温控开关S0处于断开状态B根据有关参数可知，R1的阻值为40。R2的阻值为1210C当饮水机在该次用电

4、高峰期处于保温工作状态时，它的实际功率为40WD当饮水机在该次用电高峰期处于加热工作状态时，它的实际功率为1000W【答案】D【解析】A由电路图可知，开关S0断开时，两电阻串联，电路电阻较大，开关S0闭合时，只有电阻R1接入电路，电路中的电阻较小；由可知，电压一定，电路中电阻较小时，电热饮水机功率较大，处于加热状态，故A错误；B电热饮水机处于加热状态时，电路为R1的简单电路，R1的阻值为电热饮水机处于保温状时，R1与R2串联，电路的电阻因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，R2的电阻故B错误；C当电热饮水机在用电高峰期给水保温时，它的实际功率 故C错误；D当电热饮水机在用电高峰期给水加热时，它的

5、实际功率故D正确。故选D。二、填空题2（2022秋陕西咸阳九年级统考期末）某科技兴趣小组设计了一个简易保温箱，电路原理如图甲所示，虚线框内为加热电路部分，闭合开关S，加热电路给保温箱加热，R1为定值电阻，R2为可变电阻（可变电阻的阻值可在0和最大阻值之间调节）；L是电阻不计的温度传感器，作用相当于一个温控开关，当温度高于某设定值时，传感器发出信号，电源断开，停止加热；当温度低于某一设定值时，传感器发出信号，接通电源加热，从而使箱内温度保持在一定范围内。已知，电源电压恒为24V，保温箱工作时加热电路的最大功率为144W，最小功率为24W。（1）当保温箱在最小功率工作时，可变电阻接入电路的阻值为_

6、（选填“0”或“最大值”），此时电路中的电流为多少_；（2）求R1的阻值_；（3）调节可变电阻R2为某一阻值，闭合开关一段时间后，观察发现加热电路工作20s后温度传感器会切断电源。停止工作10s后，温度传感器又接通电源加热，如此反复工作程序如图乙所示，在此工作程序下，5min内保温箱消耗电能9600J，求此时电路的总功率_。【答案】 最大值 1A 4 48W【解析】（1）12根据图甲可知，闭合开关，两电阻串联接入电路，由可知当电路电阻最大时，保温箱的电功率最小；串联电路总电阻等于各部分电阻之和，所以可变电阻接入电路的阻值为最大值时，保温箱的电功率最小，此时通过电路的电流（2）3当R2的阻值为0

7、时，只有R1工作，此时电路中电阻最小，由可知电路的功率最大，则R1的阻值为（3）4根据图乙分析可知，1min（60s）内加热2次，一次的加热时间为20s，则5min内共加热10次，加热的总时间t20s10200s已知5min内保温箱消耗的电能W9600J，则此时电路的总功率为三、综合题3（2023秋广东广州九年级校考期末）图甲是小明家购买的某型号电热加湿器，乙是其内部的电原理图，表为其部分技术参数。R1、R2为发热电阻，不考虑温度对电阻的影响，S为旋转型开关，1、2、3、4为触点，通过旋转开关S可实现“关”、“低挡”、“高挡”之间的切换低挡为小功率加热，高挡为大功率加热。额定电压/V220高挡

8、额定功率/W400低挡额定功率/W100最大注水量/kg1（1）旋转开关S接触点1、2时为“关”，接触点_时为“高挡”，接触点_时为“低挡”；（2）某次使用加湿器工作时，加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量。将注水仓中水的温度升高20，水吸收的热量为多少_？加湿器在高挡正常工作时的加热效率为70%，将注水仓中水的温度升高20，利用高挡加热正常工作需要多长时间_？水的比热容为c水=4.2103J/（kg）（3）求R1的电阻为多少_？（4）一天，小明断开家中其他所有用电器，只接通加湿器在加热，发现家中如图丙所示的电能表的转盘在5min内转了27圈，求此时加湿器的实际电功率为多少_？【答案】 3、

9、4 2、3 8.4104J 300s 121 81W【解析】（1）12开关接触触点2、3时，两个电阻串联，总电阻为两个电阻阻值的和；接3、4时，被短接，只有另外一个电阻有电流通过。故开关接2、3时，电路中总电阻大于开关接3、4时的总电阻，根据可以知道，在电源电压不变的情况下，开关接2、3时，电路总功率最小，开关接3、4时电路总功率最大。故开关接2、3时为低挡，接3、4时为高挡。（2）3达到最大注水量时，水的质量为1kg，这些吸收的热量为4加热过程的效率为70%，则电流做的总功为高挡的功率为400W，需工作的时间为（3）5单独工作时，为高挡，有（4）6消耗的电能为实际功率为4（2022天津和平统

10、考二模）小明想设计多档位节能电水壶，使用定值电阻、为加热电阻，且。已知定值电阻的阻值为，请你完成以下问题：（1）电水壶工作时最多可以达到_个调温档位。若已知电源电压为，求最高温档的电功率_；（2）小明利用家庭电路在用电高峰时测量电水壶的实际工作电压，断开了除电水壶外的全部用电器，用最高温功率档加热一段时间后开始计时，经过时间t秒后水沸腾，观察到电能表的表盘在这段时间内转了n转（电能表表盘如图甲所示），求此时电水壶工作的实际电压_；（3）如图乙所示是小红设计的三档位调温电水壶的电路原理图，其中开关S为防烧干温控开关，通常情况是闭合的。图丙是档位控制开关，通过滑动金属滑杆上的滑块P，使它在不同的位

11、置接触触点，实现多档位变化。请你在图乙完成电路的连接_，并对应图丙的档位控制开关的不同接触方法写出档位说明_。【答案】 4 见解析【解析】（1）1由可知，电压一定时，电路的总电阻越大，总功率越小，因为R1R2=12根据串并联电路电阻的特点可知，电路的总电阻可能有4种情况：只有其中一个电阻的简单电路，电路的电阻分别为R1和R2；两个电阻串联，电路的总电阻R1+R2；两个电阻并联，电路的总电阻，所以最多可以有4个挡位；2当两个电阻并联，总电阻最小，由可知，总功率最大，处于最高温挡，最高温档的电功率（2）3 两个电阻并联，电路的总电阻电水壶消耗的电能电水壶消耗的电功率实际电压 （3）4R1右端与接线

12、柱1连接，R1左端和R2左端连接到电源的一端，电源的另一端经过开关S连接到滑杆的下端，如图所示：5当P连接1、2时，R1和R2并联，电路的总电阻最小，总功率最大，是高温挡。当P连接2时，只有R2的简单电路，R2=2R1，此时电路的总电阻最大，总功率最小，是低温档。当P连接3时，电路断路。P连接4时，只有R1的简单电路，电路的总电阻较小，总功率较大，是中温挡。5（2022广东九年级校联考专题练习）如图所示是某电热器的工作原理图，、是发热电阻，且，虚线框为电热器的金属外壳，它用一个旋转开关可以实现电热器多档位工作的要求。旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的左边缘依次有4个金属触点、，右边缘是一金属板

13、，可绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将左边缘相邻的两个触点与右边缘的金属板同时连通。如旋到图中位置时， 金属滑片将两触点同时与右边缘金属板接通。（1）如果请你为这台电热器配备一个三脚插头，如图所示，应该将电路图中的地线接到插头_（选填“”、“”或“”）脚。正常情况下，火线和零线之间的电压为_。小明想在电路中加一个“倾倒开关”，使电热器被碰倒时能自动断开电路，以免引起火灾。该开关最好应安装在示意图中、中的_点处；（2）旋钮开关旋到位置时的电功率为，则_；（3）当旋钮开关旋到位置时，电热器处于_（选填“高温档”或“低温档”）档，通电产生的热量是_；（4） 某种橡皮绝缘铜

14、芯导线在常温下安全载流量（长时间通电时的最大安全电流）如下表，请你计算说明应选横截面积为_的铜芯导线作为该电热器的输出导线，才符合既适用又经济的原则。导线规格导线横截面积0.511.52.5安全载流量481220【答案】 G 220 A 48.4 低温档 3104#30000 1【解析】（1）1由图乙可知，G插头在上端，且较长，故G是接地线的，可防止因用电器外壳漏电而触电。2正常情况下，家庭电路火线和零线之间的电压为220V。3防止倾倒造成火灾，一定把“倾倒开关”接在火线上，在电热器倾倒时，能“切断”火线，所以倾倒开关接在A处。（2）4由电路图可知，旋钮开关旋到位置S时，R1被短路，电路为R2

15、的简单电路，由P=UI=可得， R2的阻值R2=48.4（3）5由R1=R2可得，R1的阻值也为48.4；当旋钮开关旋到位置T时，R1与R2串联，由于电路中只有两个电阻，且串联时总电阻最大，由P= 可知，此时总功率最小，因此处于低温档。6因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，通电1min产生的热量Q=W=+= =3104J（4）7分析电路图可知，该电热器共有2个加热挡，且结合题意可知，其最大功率为1000W，由P=UI可知，电热器工作时的最大电流I=4.55A由表可知，应选横截面积为1mm2的导线。6（2022秋九年级校联考课时练习）如图是多挡位电热器的工作电路图，电热器内只有两个阻值分别

16、为 R150和 R2100的电热丝；旋钮开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有“0、1、29”共 10个金属触点；可以绕中心轴转动的旋钮开关两端各有一个金属滑片，转动旋钮开关可以将相邻的触点连接。如旋钮上的箭头指向图中位置D时，金属滑片将2、3 触点接通，同时另一端将 7、8触点接通。电源电压为 220 V。用这个旋钮开关可以实现电热器有多挡位加热功率的要求。请回答：（1）该电热器可有几个不同加热挡位_？（2）将此电热器接入家庭电路中，电热器在正常工作时每个挡位的功率各是多大_？分别指出旋钮开关接在哪个挡位。【答案】 四 见解析【解析】（1）有四个加热挡位：A挡：当旋钮上的箭头指向图中位置A

17、或F时；B挡：当旋钮上的箭头指向图中位置B或G时；C挡：当旋钮上的箭头指向图中位置C或H时；D挡：当旋钮上的箭头指向图中位置D或I时。（2）A挡：R1、R2并联接入电路，电路的总电阻最小，为最大功率挡B挡：只有R1接入电路，为较大功率挡C挡：R1、R2串联接入电路，电路的总电阻最大，为最小功率挡，电路的总电阻功率D挡：只有R2接入电路，为较小功率挡四、实验题7（2023秋湖北黄石九年级统考期末）如图为某品牌多功能电饭煲的简化电路原理图，电饭煲的额定电压是220V，R288，R3176，旋转开关置于O和a时为关闭状态，分别置于a和b、b和c、c和d，能实现低、中、高三个加热档位的转换。低温档与高

18、温档电流表的示数比为16，不计温度对电阻的影响。（1）开关置于_（选填AabBbcCcd）时，电饭煲处于中温档；（2）电饭煲处于中温档时，在额定电压下持续工作12min消耗的电能是_；（3）电阻R1_。【答案】 B 88【解析】解：（1）1 旋钮开关置于a和b接线柱，R2和R3串联的电路，总电阻最大，根据可知总功率最小，为低温挡；旋钮开关置于b和c接线柱，R3被短路，电路为R2的简单电路，总电阻较小，根据可知总功率较大，为中温挡；旋钮开关置于c和d接线柱，为R1、R2的并联电路，总电阻最小，根据可知总功率最大，为高温挡。所以当开关置于b和c接线柱时，电饭煲处于中温挡，故AC不符合题意，B符合题

19、意。故选B。（2）2电饭煲处于中温挡时，只有R2接入电路，在额定电压下持续工作12min消耗的电能（3）3当开关置于a和b接线柱时，电饭煲处于低温挡，R2和R3串联接入电路，则低温档的功率为当开关置于c和d接线柱时，电饭煲处于高温挡，R2和R3并联接入电路,则高温档的功率为又因为低温挡的电功率与高温挡电功率之比为16，即则解得五、计算题8（2023秋广东深圳九年级统考期末）图甲为一种电加热饮水机，图乙为其简化电路图，其中R1和R2均为电热丝，S是手动开关，S1是自动温控开关。当水的温度低于设定值时，通过开关S1的控制，饮水机处于高温档加热状态；水沸腾后，再通过开关S1的控制，饮水机处于低温档保

20、温状态，从而实现智能化地控制水的温度。已知饮水机高温档加热功率为484W，低温档保温功率为44W。(1)请写出饮水机在低温档时S、S1两个开关的通断状态；(2)求饮水机处于高温档加热状态工作40s所消耗的电能；(3)求电热丝R2的阻值。【答案】(1)S闭合、S1断开；(2)19360J；(3)【解析】解：(1)由可知，电源电压一定，电路中总电阻大时总功率小，为低温档，电路中总电阻小时总功率大，为高温档。当两开关均闭合时，两电阻并联，此时电路中总电阻小，为高温档。当S闭合、S1断开时电路为R1的简单电路，此时电路中电阻大，为低温档。(2)饮水机处于高温档加热状态工作40s所消耗的电能是(3)当饮

21、水机处于高温档时，两电阻同时工作，此时R2的功率是电热丝R2的阻值是答：(1)当S闭合、S1断开时为低温档；(2)饮水机处于高温档加热状态工作40s所消耗的电能是；(3)电热丝R2的阻值是。9（2023秋山东济南九年级统考期末）电热饮水机通过机内温控开关S进行自动控制，实现加热和保温两种功能。电路原理如图乙所示。电源电压恒为220V，当开关S接a时，电路处于加热状态，电流为5A；当开关S接b时，电路处于保温状态，消耗的功率为44W。求：（1）该饮水机加热功率；（2）该饮水机在加热状态工作100s，产生的热量为多少；（3）保温状态下，电阻R1两端电压为多大；电阻R2阻值为多大？【答案】（1）11

22、00W；（2）1.1105J；（3）8.8V，1056【解析】解：（1）由图知，当开关S接a时，只有R1接入电路中，电路处于加热状态，饮水机加热功率（2）该饮水机在加热状态工作100s，产生的热量（3）加热状态时，由可得，R1的阻值当开关S接b时，两电阻串联，由可得，此时电路中电流由可得，R1两端电压R2两端电压R2的阻值答：（1）该饮水机加热功率为1100W；（2）该饮水机在加热状态工作100s，产生的热量为1.1105J；（3）保温状态下，电阻R1两端电压为8.8V，电阻R2阻值为1056；10（2020秋湖南张家界九年级统考期末）图甲为一款家庭手动调节温度的电暖气，额定电压为220V，其

23、内部的电路简化图如图乙所示，R1、R2均为发热电阻当它接入家庭电路中，只闭合开关S1时，电暖气处于低温档，正常工作时其功率为440W；当关掉家中其他用电器只让该电暖气工作，只闭合开关S2，正常工作60s时，图丙所示电能表的转盘转了30r请你计算：（1）电暖气在低温档位工作时，通过它的电流；（2）中温档和高温档的功率【答案】（1）2A（2）600W（3）1040W【解析】根据I=即可得出电暖气在低温档位工作时的电流；根据P=计算出电暖气中温挡的电功率；用电器串联、并联时总功率都等于各用电器功率之和【详解】(1)由图知，只闭合开关S1，只有R1工作，电暖气处于低温档，低温档位工作时的电流：I=2A

24、;(2)由图知，只闭合开关，只有R2工作，电暖气处于中温挡，中温挡的功率：p中=当开关S1、S2都闭合时，电阻R1、R2并联，此时总电阻最小，总功率最大，电暖气处于高温挡，高温档的功率：11（2022湖南衡阳统考一模）多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。其中R1、R2为电热丝，电阻不变。下表为其铭牌，其中高温档的额定功率已模糊不清：项目参数电源电压（V）220低温档功率（W）220中温档功率（W）440高温档功率（W）容积（L）2(1)养生壶处于低温档工作时，1min消耗的电能；(2)求R1的阻值；(3) 在标准大气压下，使用高温档将初温

25、是45的一壶水烧开，若养生壶高温档加热效率为75%，烧开一壶水需要的时间。【答案】(1) 13200J(2) 110(3) 700s【解析】(1) 养生壶处于低温档的功率为220W，根据公式(2)中温档时，开关S1闭合，S2断开，即仅R1工作，此时功率为440W，根据公式(3) 养生壶容量为2L，即210-3m3，则水的质量根据公式养生壶高温档加热效率为75%，所以消耗电能当连接低温档时，电路总电阻最大，所以两电阻串联，根据公式即解得R2=110。高文档时，两电阻并联，总电阻为根据公式答：(1)养生壶处于低温档工作时，1min消耗的电能13200J。(2)R1的阻值为110。(3)烧开一壶水需

26、要的时间为700s。12（2021秋广东江门九年级统考期末）在深圳某科技节上，某同学自己动手制作了一个牛奶加热器，设计电路简图如图所示，已知滑动变阻器R的电大阻值为100，用于加热的电阻丝R1的阻值为55求闭合开关S后：（1）电路中的最小电流（结果保留1位小数）；（2）电热丝的最大加热功率；（3）在最大加热功率下，用时100s可以将1kg常温牛奶温度升高多少？不考虑热量损失，牛奶的比热容为c2.510J/（kg）【答案】（1）1.4A（2）880W（3）35.2【解析】分析：如图所示，R1和滑动变阻器R0串联，当R0最大时，电路中的电流最小；当滑动变阻器R0为0时，电热丝R1的功率最大；然后在

27、根据 求出牛奶升高的温度解答：（1）当R0最大时，即R0100欧，电路中的最小电流；（2）当滑动变阻器R0为0时，电热丝的最大加热功率为；（3）在最大加热功率下，用时100s可以将1kg常温牛奶温度升高 故答案为（1）1.4A（2）880W（3）35.213（2023秋湖北黄石九年级校考期末）如图甲为新型电饭锅，它能智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感。小明了解到电饭锅的简化电路如图乙所示，R1和R2均为电热丝，S1和S2为温控开关，其中S2有A、B两个触点，可实现“高温”“中温”和“低温”三挡的转换。当S1闭合，S2连接触点A时，处于高温挡，高温功率1100 W。已知R

28、1=55，问：(1)处于高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流是多大？(2)求电阻R2的阻值。(3)当S1断开，S2连接触点B时，处于低温挡，求此时电路的总功率。(4)如图丙是在一次煮饭过程中电饭锅功率与时间的关系图像，求本次煮饭过程中电饭锅消耗的电能。【答案】(1)5A；(2)220；(3)176 W；(4)1.5048106J【解析】(1)已知，高温功率1100 W，电路的额定电压为220V，则处于高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流为(2)高温挡时为电阻R1、R2并联，流过R1的电流为流过R2的电流为I2=I-I1=5A-4A=1A则电阻R2的阻值为(3) S1断开，S2接B，电阻R1、R2串联，此时电路消耗的功率为(4)只闭开关S1时，只有电阻R1接人电路，处于中温挡。此时电路消耗的功率为结合丙图，电饭煲煮一次饭消耗的总电能为W=W1+W2+W3=P高t1+P中t2+P低t3=1100W1060s+880W(25-10)60s+176W(30-25)60s=1.5048106J答：(1)处于高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流为5A；(2)电阻R2的阻值为220；(3)当S1断开，S2连接触点B时，处于低温挡，此时电路的总功率为176 W；(4)如图丙是在一次煮饭过程中电饭锅功率与时间的关系图像，求本次煮饭过程中电饭锅消耗的电能为1.5048106J。