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主题三 电与磁
微专题6 家用电器多挡位计算（6-10分）（解析版）
目 录
2
考点一 家用电器多挡位计算 2
6
题型一 多挡位电功率、电热计算 6
题型二 多挡位加热效率计算 9
考点一 家用电器多挡位计算
一、家用电器多挡位
有些家用电器利用电流的热效应工作，将电能转化为内能，用来加热物体。有时需要不同的加热功率，因此大多数电器都设置的不同的加热挡位。
1.明确家用电器的额定电压为家庭电路电压，即用电器用不同挡位加热时，总电压不变，
2.电路中总电阻大小变化，加热功率不同。通常情况，挡位分为高温挡、中温挡、低温挡（或加热挡、保温挡），对应的功率大小为（）。
3.通常会涉及加热效率，其中总能量为消耗的电能，有效利用的能量为水吸收的热量，则加热效率为。
二、常见多挡位电路
分析挡位问题时，由于电源电压不变，因此一般用进行分析更方便。
1.串联短路型
高温挡：闭合开关S1、S2，R1短路，只有R2接入电路，电路的电功率为。
低温挡：闭合开关S1，断开开关S2，R1和R2串联，电路的电功率为。
2.并联型
高温挡：闭合开关S1、S2，R1和R2并联，电路的电功率为。
低温挡：闭合开关S1，断开开关S2，只有R1接入电路，电路的电功率为。
3.双掷开关型
高温挡：闭合开关S1，开关S2接1时，R1和R2并联，电路的电功率为。
中温挡：闭合开关S1，开关S2接2时，R2短路，只有R1在电路中，电路的电功率为。
低温挡：断开开关S1，开关S2接2时，R1和R2串联，电路的电功率为。
1．（2024·黑龙江绥化·中考真题）一款电热水龙头的简化电路如图甲所示，表格是它铭牌上的参数。电源电压恒定不变，和为发热电阻，当开关S、均闭合时，通电20s电热水龙头产生的热量是 J。电阻和的阻值之比是 。
额定电压 220V
额定功率 高温挡 2200W
低温挡 440W
【答案】 44000 1∶4
【详解】[1]由图甲知，两个开关都闭合时，两个电阻并联在电路中，电路的总电阻较小，据知，电路的总功率较大，是高温挡；开关S闭合，S1断开时，电路中只有R2工作，电路的电阻较大，据知，电路的总功率较小，是低温挡。两个开关都闭合时，通电20s，电热水龙头产生的热量
[2]R2的阻值
高温挡时，R1消耗的电功率
P1=P高温-P低温=2200W-440W=1760WR1的阻值
所以R1和R2的阻值之比
2．（2024·山东潍坊·中考真题）中国茶文化源远流长。图示是一款智能煮茶机的简化电路图，电源电压，、、是阻值不变的电热丝，用于“加热”或“保温”，，，S为电源开关，通过温控开关可实现“加热”和“保温”状态的切换，煮茶机的“加热”功率，“加热”效率。煮茶机会根据用户选择的茶品和所需茶水浓度不同进行智能工作，其工作过程是首先将水“加热”至，然后继续以“加热”功率再进行相应时间的“煮茶加热”（“煮茶加热”时间如表格所示），最后自动进入“保温”状态。将0.8L、初温为的水装入煮茶机，水的比热容，水的密度。
茶品 低浓度“煮茶加热”时间 中浓度“煮茶加热”时间 高浓度“煮茶加热”时间
乌龙茶 2min 5min 10min
红茶 1min 2min 5min
黑茶 2min 5min 7min
(1)求将水“加热”至过程中水吸收的热量；
(2)求煮茶机的“保温”功率；
(3)若用户选择“红茶高浓度煮茶”，煮茶机经过将水“加热”至、“煮茶加热”和“保温”状态，共工作15min，求这个过程煮茶机消耗的电能。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）将水“加热”至100°C过程中水吸收的热量为
（2）由题意可知
则定值电阻R0的阻值为
煮茶机的“保温”功率为
（3）将水“加热”至100°C过程中消耗的电能为
将水“加热”至100°C过程需要的时间为
由表格可知，若用户选择“红茶高浓度煮茶”，“煮茶加热”时间为5min，则保温时间为
煮茶机经过将水“加热”至100°C、“煮茶加热”和“保温”状态，共工作15min，这个过程煮茶机消耗的电能为
题型一 多挡位电功率、电热计算
1．（24-25九年级上·吉林四平·阶段练习）如图甲所示的煎饼锅具有高温和低温两个挡位，图乙是其内部简化电路图。当开关、都闭合时处于 挡。若，，则高温挡和低温挡的功率之比为= 。
【答案】 高温 6︰1
【详解】[1]分析电路，当开关S1、S2都闭合时，只有R1工作，为高温挡。
[2]当开关S1、S2都闭合时，只有R1工作，为高温档，则高温挡功率为
当只有开关S1闭合时，R1与R2串联，为低温档，则电路总电阻为
低温档总功率为
则高温挡与低温挡功率之比为
2．（2024·四川成都·中考真题）小张想设计一个有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其电路图如图所示，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻的两个触点。她准备了三根电热丝，R1=242Ω，另外两根电热丝的阻值分别是121Ω和242Ω，R2应该选取阻值为 Ω的电热丝。开关S接触“1”、“2”两个触点时，通电1min，电流产生的热量是 J。
【答案】 121 1.2×104
【详解】[1]由电路图可知，开关S接触3、4两个触点时，电路为R2的简单电路；开关S接触2、3两个触点时，R1与R2并联；开关S接触1、2两个触点时，电路为R1的简单电路；因并联电路中总电阻小于任何一个分电阻，由可知，开关S接触2、3两个触点时，为高温挡；由于电加热器有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位，所以R1与R2的阻值应该不同，所以R2应该选取阻值为121Ω。
[2]开关S接触“1”、“2”两个触点时，电路为R1的简单电路，通电1min，电流产生的热量
3．（24-25九年级上·广东江门·期中）下表为一台电烤箱的铭牌，其内部简化电路如图所示，和均为电热丝。
××牌电烤箱
额定电压 220V
额定功率 高温挡 1100W
低温挡 440W
(1)电烤箱在高温挡工作时的电流；
(2)电路中的阻值；
(3)电烤箱在低温挡正常工作时，电路中的的阻值。
【答案】(1)5A
(2)44Ω
(3)66Ω
【详解】（1）根据P=UI可得，电烤箱在高温挡工作时的电流为
（2）根据串并联电路的电阻规律可知，只有开关S1闭合时，两电阻串联，电路的总电阻最大，由可知，电路的总电功率最小，电烤箱处于低温挡；当两开关同时闭合时，电路为R1的简单电路，电路总电阻最小，由可知，电路的总电功率最大，电烤箱处于高温挡。由可得，电路中的阻值为
（3）电烤箱在低温挡正常工作时，由可得，电路中总阻值为
所以，电路中的的阻值为
4．（24-25九年级上·北京·期中）某品牌4L容量智能电饭锅的简化电路图如图所示，R1、R2是加热电阻，煮饭时把电饭锅接入220V电源。已知电饭锅处于加热状态时的电功率为1100W；处于保温状态时通过，R1的电流为1A。忽略温度对电阻的影响，电源两端电压不变。请你：
(1)画出电饭锅处于加热状态时的等效电路图；
(2)加热状态时通过R1的电流；
(3)加热电阻R2的阻值；
(4)电饭锅处于保温状态时加热电阻R2消耗的电功率。
【答案】(1)见解析
(2)5A
(3)176Ω
(4)176W
【详解】（1）只闭合S1时，两电阻串联，两开关同时闭合时， R2短路，电路为R1的简单电路，因串联电阻大于其中任一电阻，故两开关同时闭合时电路的电阻小，根据可知，此时电路的功率大，为加热状态，等效电路图如下：
（2）已知电饭锅处于加热状态时的电功率为1100W，根据电功率公式求得加热状态时通过通过R1的电流为
（3）当开关S1闭合，S2断开时，电路处于保温状态，两电阻串联，此时电路中总电阻
在（2）中，由欧姆定律可知
根据串联电阻的规律，因此
R2=R总-R1=220Ω-44Ω=176Ω
（4）电饭锅处于保温状态时加热电阻R2消耗的电功率
P2=I12R2=(1A)2×176Ω=176W
题型二 多挡位加热效率计算
5．（2024·甘肃定西·模拟预测）如图甲所示，这是小明家新买的一台电热足浴桶，其简化电路如图乙所示。当水温达到设定温度时，温控开关S可自动切换至保温状态，R1、R2是发热电阻，足浴桶的主要参数如下表。请完成以下问题：
额定电压 最大水量 加热功率 保温功率
220V 5L 1000W 220W
(1)电热足浴桶在保温状态时，电路中的电流为多少
(2)发热电阻R2的阻值是多少
(3)将初温为20℃的水加至最高水位线，电热足浴桶正常加热可使水温升高到40℃，已知电热足浴桶的加热效率为87.5%，则加热时间是多少秒 [水的比热容为4.2×103J/(kg·℃) ，水的密度为1×103kg/m3]
【答案】(1)1A
(2)171.6Ω
(3)480s
【详解】（1）电热足浴桶在保温状态时，功率为P保＝220W，电压为U＝220V，所以电路中的电流为
（2）当S接a时，R1单独接入电路，为加热挡；挡S接b时，R1与R2串联，为保温挡。加热时，R1的阻值为
保温时，R1与R2的总电阻为
所以R2的阻值为
R2＝220Ω－48.4Ω＝171.6Ω
（3）水加至最高水位线时，水的质量为
m＝ρV＝1×103kg/m3×5×10-3m3＝5kg将初温为20℃的水加至最高水位线，电热足浴桶正常加热可使水温升高到40℃，水吸收的热量为
Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×5kg×(40℃－20℃)＝4.2×105J
足浴桶放出的热量为
加热时间为
6．（24-25九年级上·云南保山·期中）如图甲所示为某款电热水壶，它的简化电路原理图如图乙所示，额定电压为220V，S为感温开关，1、2是开关连接的触点，R 和R 为加热电阻，且阻值保持不变，已知电热水壶加热档的额定功率为1100W，电热水壶保温档正常工作时的电流为0.5A。某次将1kg 初温为12℃的水加热到100℃正常工作加热了 7min。求：
(1)加热档正常工作时的电流；
(2)电阻 R 的阻值;
(3)电热水壶加热水的效率。
【答案】(1)5A
(2)396Ω
(3)80%
【详解】（1）加热档正常工作时的电流
故加热档工作时候电流为5A。
（2）当开关接2触点时，电热水壶处于保温档，此时电阻和串联，用电器的总电阻为为
电阻的阻值为
电阻的阻值为
故电阻R2的阻值为396Ω。
（3）加热档正常工作7min消耗的电能为
水吸收的热量为
电热水壶加热水的效率：
故电热水壶加热水的效率为80%。
7．（24-25九年级上·山西临汾·阶段练习）如图甲所示的电水壶有加热和保温两种功能，图乙是其内部电路的简图，电源电压为，、均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为，保温功率为，若电水壶的加热效率为，求：
(1)加热电阻的阻值；
(2)把的水从加热到所需要的时间。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）由图乙知，旋钮开关接1时，两个电阻串联在电路中，电路的总电阻较大，据知，电路总功率较小，处于保温功能；开关接2时，电路中只有R2工作，电路中的电阻较小，据知，总功率较大，处于加热功能。加热功能时，电阻R2的阻值
保温功能时，电路的总电阻
R1的阻值
（2）加热时，水吸收的热量
电水壶消耗的电能
加热所需时间
8．（24-25九年级上·广西柳州·阶段练习）如图甲所示是3D打印笔，3D打印笔通过加热，挤出热熔的塑胶，然后在空气中迅速冷却，最后同化成稳定的形状。此打印笔有快、慢两挡，其内部简化电路如图乙所示，R1、R2是相同的发热电阻，单个发热电阻的阻值与温度的关系如图丙所示。
(1)用快挡打印时的温度为250℃，求其快挡打印的功率是多大？
(2)使用快挡打印10min，可将30g的塑胶从20℃加热到250℃，在此过程中，塑胶吸收的热量是多少？[塑胶的比热容为2.2×103J/（kg·℃）]
(3)该3D打印笔快挡打印时的热效率是多少？
【答案】(1)40W
(2)15180J
(3)63.25%
【详解】（1）开关S接触1、2触点时，R1、R2串联，电路的总电阻较大，由可知此时总功率较小，3D打印笔处于慢挡；开关S接触2、3触点时，只有工作，电路的总电阻较小，由可知此时总功率较大，3D打印笔处于快挡。由图丙知道，温度为250℃时，一个电阻为1210 Ω，则一个发热体的功率
（2）将30 g的塑胶从20 ℃加热到250℃，此过程中塑胶材料吸收的热量
（3）打印笔消耗的电能为
该3D打印笔快挡打印时的热效率主题三 电与磁
微专题6 家用电器多挡位计算（6-10分）（原卷版）
目 录
2
考点一 家用电器多挡位计算 2
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题型一 多挡位电功率、电热计算 5
题型二 多挡位加热效率计算 6
考点一 家用电器多挡位计算
一、家用电器多挡位
有些家用电器利用电流的热效应工作，将电能转化为内能，用来加热物体。有时需要不同的加热功率，因此大多数电器都设置的不同的加热挡位。
1.明确家用电器的额定电压为家庭电路电压，即用电器用不同挡位加热时，总电压不变，
2.电路中总电阻大小变化，加热功率不同。通常情况，挡位分为高温挡、中温挡、低温挡（或加热挡、保温挡），对应的功率大小为（）。
3.通常会涉及加热效率，其中总能量为消耗的电能，有效利用的能量为水吸收的热量，则加热效率为。
二、常见多挡位电路
分析挡位问题时，由于电源电压不变，因此一般用进行分析更方便。
1.串联短路型
高温挡：闭合开关S1、S2，R1短路，只有R2接入电路，电路的电功率为。
低温挡：闭合开关S1，断开开关S2，R1和R2串联，电路的电功率为。
2.并联型
高温挡：闭合开关S1、S2，R1和R2并联，电路的电功率为。
低温挡：闭合开关S1，断开开关S2，只有R1接入电路，电路的电功率为。
3.双掷开关型
高温挡：闭合开关S1，开关S2接1时，R1和R2并联，电路的电功率为。
中温挡：闭合开关S1，开关S2接2时，R2短路，只有R1在电路中，电路的电功率为。
低温挡：断开开关S1，开关S2接2时，R1和R2串联，电路的电功率为。
1．（2024·黑龙江绥化·中考真题）一款电热水龙头的简化电路如图甲所示，表格是它铭牌上的参数。电源电压恒定不变，和为发热电阻，当开关S、均闭合时，通电20s电热水龙头产生的热量是 J。电阻和的阻值之比是 。
额定电压 220V
额定功率 高温挡 2200W
低温挡 440W
2．（2024·山东潍坊·中考真题）中国茶文化源远流长。图示是一款智能煮茶机的简化电路图，电源电压，、、是阻值不变的电热丝，用于“加热”或“保温”，，，S为电源开关，通过温控开关可实现“加热”和“保温”状态的切换，煮茶机的“加热”功率，“加热”效率。煮茶机会根据用户选择的茶品和所需茶水浓度不同进行智能工作，其工作过程是首先将水“加热”至，然后继续以“加热”功率再进行相应时间的“煮茶加热”（“煮茶加热”时间如表格所示），最后自动进入“保温”状态。将0.8L、初温为的水装入煮茶机，水的比热容，水的密度。
茶品 低浓度“煮茶加热”时间 中浓度“煮茶加热”时间 高浓度“煮茶加热”时间
乌龙茶 2min 5min 10min
红茶 1min 2min 5min
黑茶 2min 5min 7min
(1)求将水“加热”至过程中水吸收的热量；
(2)求煮茶机的“保温”功率；
(3)若用户选择“红茶高浓度煮茶”，煮茶机经过将水“加热”至、“煮茶加热”和“保温”状态，共工作15min，求这个过程煮茶机消耗的电能。
题型一 多挡位电功率、电热计算
1．（24-25九年级上·吉林四平·阶段练习）如图甲所示的煎饼锅具有高温和低温两个挡位，图乙是其内部简化电路图。当开关、都闭合时处于 挡。若，，则高温挡和低温挡的功率之比为= 。
2．（2024·四川成都·中考真题）小张想设计一个有“低温”、“中温”和“高温”三个挡位的电加热器，其电路图如图所示，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，开关S接触相邻的两个触点。她准备了三根电热丝，R1=242Ω，另外两根电热丝的阻值分别是121Ω和242Ω，R2应该选取阻值为 Ω的电热丝。开关S接触“1”、“2”两个触点时，通电1min，电流产生的热量是 J。
3．（24-25九年级上·广东江门·期中）下表为一台电烤箱的铭牌，其内部简化电路如图所示，和均为电热丝。
××牌电烤箱
额定电压 220V
额定功率 高温挡 1100W
低温挡 440W
(1)电烤箱在高温挡工作时的电流；
(2)电路中的阻值；
(3)电烤箱在低温挡正常工作时，电路中的的阻值。
4．（24-25九年级上·北京·期中）某品牌4L容量智能电饭锅的简化电路图如图所示，R1、R2是加热电阻，煮饭时把电饭锅接入220V电源。已知电饭锅处于加热状态时的电功率为1100W；处于保温状态时通过，R1的电流为1A。忽略温度对电阻的影响，电源两端电压不变。请你：
(1)画出电饭锅处于加热状态时的等效电路图；
(2)加热状态时通过R1的电流；
(3)加热电阻R2的阻值；
(4)电饭锅处于保温状态时加热电阻R2消耗的电功率。
题型二 多挡位加热效率计算
5．（2024·甘肃定西·模拟预测）如图甲所示，这是小明家新买的一台电热足浴桶，其简化电路如图乙所示。当水温达到设定温度时，温控开关S可自动切换至保温状态，R1、R2是发热电阻，足浴桶的主要参数如下表。请完成以下问题：
额定电压 最大水量 加热功率 保温功率
220V 5L 1000W 220W
(1)电热足浴桶在保温状态时，电路中的电流为多少
(2)发热电阻R2的阻值是多少
(3)将初温为20℃的水加至最高水位线，电热足浴桶正常加热可使水温升高到40℃，已知电热足浴桶的加热效率为87.5%，则加热时间是多少秒 [水的比热容为4.2×103J/(kg·℃) ，水的密度为1×103kg/m3]
6．（24-25九年级上·云南保山·期中）如图甲所示为某款电热水壶，它的简化电路原理图如图乙所示，额定电压为220V，S为感温开关，1、2是开关连接的触点，R 和R 为加热电阻，且阻值保持不变，已知电热水壶加热档的额定功率为1100W，电热水壶保温档正常工作时的电流为0.5A。某次将1kg 初温为12℃的水加热到100℃正常工作加热了 7min。求：
(1)加热档正常工作时的电流；
(2)电阻 R 的阻值;
(3)电热水壶加热水的效率。
7．（24-25九年级上·山西临汾·阶段练习）如图甲所示的电水壶有加热和保温两种功能，图乙是其内部电路的简图，电源电压为，、均为加热电阻，通过旋转旋钮开关可以实现加热和保温两种功能的切换。电水壶加热功率为，保温功率为，若电水壶的加热效率为，求：
(1)加热电阻的阻值；
(2)把的水从加热到所需要的时间。
8．（24-25九年级上·广西柳州·阶段练习）如图甲所示是3D打印笔，3D打印笔通过加热，挤出热熔的塑胶，然后在空气中迅速冷却，最后同化成稳定的形状。此打印笔有快、慢两挡，其内部简化电路如图乙所示，R1、R2是相同的发热电阻，单个发热电阻的阻值与温度的关系如图丙所示。
(1)用快挡打印时的温度为250℃，求其快挡打印的功率是多大？
(2)使用快挡打印10min，可将30g的塑胶从20℃加热到250℃，在此过程中，塑胶吸收的热量是多少？[塑胶的比热容为2.2×103J/（kg·℃）]
(3)该3D打印笔快挡打印时的热效率是多少？

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