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关于多挡位用电器的综合计算
专项训练
沪科版 九年级全
第十六章 电流做功与电功率
[2023·宜昌]小君为了知道家中电饭锅(如图甲)的耗电情况，将电饭锅接入图乙所示的功率计量插座，测量其工作时的电流、电压和消耗的电能。
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已知电饭锅的额定电压为220 V，电路如图丙所示，S2为温控开关，盛有米和水的锅放在发热盘R1上，限流电阻R2的发热不能被利用。某次测量得到煮饭和保温的数据如下表所示，不计温度对电阻的影响和散失的热量。
电压/V 电流/A 消耗电能/度
煮饭 198 3.6 0.297
保温 198 0.3
(1)电阻R1的阻值及煮饭时间是多少？
解：由题图丙可知，两个开关都闭合时，只有电阻R1接入电路中；当开关S1闭合、S2断开时，两个电阻串联接入电路中，根据串联电路的电阻关系和欧姆定律可知，只有电阻R1接入电路中时的电流要大一些，为煮饭挡；
(2)电阻R2的阻值及保温时发热盘的功率是多少？
(3)小君认为电饭锅煮饭时实际功率比额定功率小，更省电。你是否赞同他的说法？说明你的理由。
解：因为煮熟同一锅饭需要的能量是一定的，所以实际功率较小时不会省电。
[2023·烟台]如图甲所示的为小明家的电饭锅，铭牌上附有中国能效标识，从铭牌上可知该电饭锅能效等级为三级，额定电压为220 V，加热功率为1 210 W。电饭锅的简化电路图如图乙所示，有加热和保温两挡，由开关S调节，其中R1和R2
均为发热电阻，且阻值不随
着温度的变化而改变。求：
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(1)小明想利用图丙所示的电能表测量电饭锅的保温功率，他关闭家里的其他用电器，让电饭锅处于“保温”状态下正常工作，观察到电能表转盘在5 min内转了22圈，则该电饭锅的保温功率为多少？
(2)电阻R1、R2的阻值分别为多少？
(3)小明经上网查询了解，国家标准中规定电饭锅在该加热功率下正常工作时，三级能效的热效率值(电热转化效率)范围为81%≤η＜86%。他用学过的知识对电饭锅进行测试：在加热状态下，将温度为23 ℃、质量为2.2 kg的水加热到100 ℃，电饭锅正常工作用时700 s。已知 c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，请你通过计算帮助小明判断该电饭锅的热效率值是否达到三级能效。
[2023·东营]在综合实践活动中，兴趣小组设计了一款双挡位电加热器，利用产生的蒸汽加湿或消毒，电加热器工作时，高挡先将水箱内的水加热到100 ℃，低挡维持水沸腾以确保蒸汽不断产生。
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图甲是其内部简化电路图，S1和S均为自动控制开关，当水温达到100 ℃时，S1自动断开，当水的质量低于0.2 kg时S自动断开，R1、R2均为电热丝。水箱加满水后闭合开关，电加热器正常工作时电流随时间变化的图像如图乙所示。已知水箱容量2.2 L，
水的初温为20 ℃。[c水＝
4.2×103 J/(kg·℃)，ρ水＝
1.0×103 kg/m3]
(1)求低挡工作时电加热器的电功率。
解：由题意可知，低挡工作时，开关S1断开，由题图乙可知电加热器低挡工作时的电流I低＝2 A，则低挡工作时加热器的电功率为
P低＝UI低＝220 V×2 A＝440 W。
(2)求R1的电阻。
(3)求电加热器高挡位工作的加热效率。
[2023·丹东]中国茶文化源远流长。如图甲所示的是一款煮茶器，有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路图如图乙所示，R1和R2均为发热电阻，煮茶器部分参数如下表所示。
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额定电压 220 V
保温挡功率 100 W
加热挡功率 900 W
煮茶器中装有初温为20 ℃的水，在标准大气压下，将水刚好加热到沸腾，用时700 s，在此过程中煮茶器的加热效率为80%。求：
(1)发热电阻R1的阻值。
(2)加热过程中煮茶器消耗的电能。
解：加热过程中煮茶器消耗的电能为
W＝P加热t＝900 W×700 s＝6.3×105 J。
(3)煮茶器中水的质量。[水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)]
[2023·盘锦]某功率可调的电加热设备内部简化电路如图所示，虚线框内的加热电路由两个加热电阻组成，定值电阻R0的阻值为22 Ω，滑动变阻器R′的最大阻值为1 000 Ω。滑动变阻器的滑片调至某一位置时，将 2 kg初温为20 ℃的水加热至70 ℃，
此过程中加热效率为84%，求：
[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
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(1)该加热设备的最大电功率。
(2)本次加热过程中消耗的电能。
(3)该加热设备的电功率为550 W时，R′接入电路的电阻。
[2023·云南红河模拟]如图甲所示的是一种电热加湿器，其原理如图乙所示，闭合开关，当电热丝R1将加热仓中的水加热到沸腾后变成水蒸气喷出，增加空气的湿度。当加热仓中的水对底部的压强减少到一定程度时，注水阀门便会自动打开从储水箱中
注水。加湿器的工作
电压为220 V，最大功
率为40 W，气雾调节
器R2的阻值范围是0～1 210 Ω。求：
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(1)电热丝R1的电阻值。
(2)如果加热仓以最大功率工作时的效率为84%，那么将加热仓中质量为30 g、温度为20 ℃的水加热到100 ℃需要多长时间？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)设电热丝电阻不变，电热丝R1工作时最小功率是多少？

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