中考物理试题电学压轴题之多档位问题
1、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?R1的电阻为多少?
    (3)若电热丝R2烧毁了，要使电路恢复
    (2)若电热丝R2的电阻为44Ω，则电热丝正常工作，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；
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
I2===5A
I1= I- I2=9A-5A=4 A
R1= = =55Ω
（3）小楠方案：用一根都是“220V 550W”的电热丝的电阻为R3
R3= ==88Ω
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，且不能与时发现加以排除，可见小楠方案也不是最佳方案。
2、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）
额定电压
220V
额定最大发热功率
400W
水箱容积
4L
适用面积
40～60m2
(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=Q2P1t= cm(t2－t1)
400W×3×60s=4.2×103J/（kg·℃）×m×(100℃-20℃)    m=0.21kg
（2）电热加湿器在高档时，R2被短路，电路中只有R1，故有P1=UI1=
电热加湿器在低档时，R1和R2串联，总电阻R=2R1，有P2=UI2=
则  =0.5，P2=0.5 P1=0.5×400W=200W
（3）可以降低电热槽内气压          其他正确解答均可
3、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：
图16
图17
（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
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=可知：此时功率最小，所以此时放出的是热水；
（2）∵P=UI=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===10A，
I2===4A，
所以，I=I1+I2=10A+4A=14A．
4、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，且此时的大气压为1标准大气压．则：
额定电压
220V
额定功率
4400W
水壶装水质量
10kg
频率
50Hz
（1）电水壶正常工作时，其加热电阻的阻值是多大？
（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长时间？[水的比热容C=4.2×103J/（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？
解答：
（1）由P=可得，加热电阻的阻值：
R===11Ω；
（2）标准大气压下水的沸点是100℃，水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×10kg×（100℃﹣23℃）=3.234×106J，
∵电水壶产生的热量全部被水吸收，
∴W=Q吸=3.234×106J，
∵W=Pt，
∴加热时间：
t===735s；
（3）当S断开时，R与R0串联，处于保温状态，
由欧姆定律可得，R两端的电压：
UR=IR=1A×11Ω=11V，
∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
∴R0的电压：
U0=U﹣UR=220V﹣11V=209V，
此时电阻R0的电功率：
P0=U0I=209V×1A=209W．
答：（1）电水壶正常工作时，其加热电阻的阻值是11Ω；
（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735s；
（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209W．
5、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、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。
电压力锅的铭牌
额定电压
220伏
加热功率
1000瓦
保温功率
100瓦
气压设定值
175千帕
    （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保温=U/（R1+R2）=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。
(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?

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