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【素养解码】浙教版 九年级 科学上册·阶段评价练（19）
能量的转化与守恒·专题8 多挡位电热器的计算
知识储备1：串联电路中的高温挡和低温挡分析
判断电热器高温挡和低温挡的依据是电热器的功率，当电源电压一定时，串联的电阻越多，总电阻越大，总功率越小，温度挡位越小。
知识储备2：并联电路中的高温挡和低温挡分析
当电源电压一定时，并联电路中并联的电阻越多，电阻越小，总功率越大，温度挡位越大。
知识储备3：常见电热器类型
串联式 高温档P1= 低温档P2=
并联式 高温档P1=+ 低温档P2=
题型1：串联电路在电热器中的应用
当电源电压一定时，通过串联电阻的方式，改变电路中总电阻的大小，由公式P=U /R可知，可以改变电路中的总功率。在实际应用中实现电热器高温挡和低温挡的改变。
1．严寒冬季，我国北方哨兵脚上穿有电热靴，靴内加热电路如图所示，电源电压恒定，S2为三挡旋钮开关（金属片M可分别拨至a、b、c处，M的电阻忽略不计），电阻丝R1、R2的规格相同且阻值不变，b为电阻丝R1的中点。这只电热靴的高温挡为24W，则低温挡为　 　W，中温挡为 　 　 W。
2．图为某品牌电热水壶的内部电路简化图。其发热元件主要为两个定值电阻R1、R2。当S1闭合，S2断开时，电热水壶处于保温状态。
（1）电热水壶的保温功率为 　 　 W。
（2）若水的比热容c水＝4.2×103J/（kg ℃），将电热水壶内装入2L水，则这壶水从30℃加热至100℃所吸收的热量是 　 　 J。
3．近些年来人们越来越注重养生，养生壶的种类也越来越多，功能越来越全，如图是某养生壶的原理图，它有加热和保温两挡。当加热到设定温度时，养生壶自动切换为保温挡。养生壶的部分参数如表所示。
壶的容积 1.5L
额定电压 220V
加热功率 800W
保温功率 44W
（1）当开关S1闭合，S2　 　 （填“闭合”或“断开”）时，养生壶处于加热状态。
（2）在保温挡正常工作时，求电路中的电流是多少？
（3）求R1、R2的阻值。
4．自动饮水机已经普遍用于车站、学校等公共场所，它的简化电路图如图所示，电热丝电阻分别为R1、R2，请根据说明书提供的信息计算：[水的密度ρ水＝1×103kg/m3，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
饮水机参数
热水温度：≥90℃ 保温功率：40W
热胆容积：2L 额定电压：220V
额定功率：1000W 频率：50Hz
（1）如果饮水机处在“加热”状态正常工作时，电热丝所产生的热量有80%被水吸收，饮水机的热胆装满水，水温由30℃加热到44℃，需用多长时间？
（2）求电阻丝R1的阻值。
5．某型号的电饭锅有两挡，分别是高温烧煮和保温焖饭挡。其原理如图所示（虚线框内为电饭锅的发热部位）。已知R1＝44Ω，R2＝2156Ω。
（1）开关S置于 　 　 挡（选填“1”或“2”）时是保温焖饭挡；
（2）高温烧煮时的功率是多少？
（3）某次做饭高温烧煮用时10分钟，保温焖饭用时5分钟，此次做饭消耗的电能是多少？
6．为提高行车安全，多款国内汽车的后视镜具有加热功能，可除去附着在上面的水珠。某款电动汽车后视镜加热系统电路由变压电源、定值电阻R1（R1＝2欧）和加热电阻R2串联组成，其简化电路如图2所示。技术人员测试时，记录了电源电压改变时，后视镜的温度、定值电阻R1两端电压U1以及加热电阻R2两端电压U2如表：
温度/℃ 电压U1/伏 电压U2/伏
20 1.5 4.5
30 1.6 6.4
40 2.0 10.0
（1）通电后，加热电阻R2能够将镜面加热是利用了电流的 　 　 效应。
（2）由上表可知，加热电阻R2的阻值随温度的升高而 　 　 。
（3）当加热系统电路以40℃正常工作时，求此时电路的总功率。
7．中国茶文化源远流长。图甲是某家用煮茶器的简化电路图，某次煮茶过程中其功率变化如图乙，已知加热5min，可使1kg初温45℃的水升温至100℃。[水的比热容c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（1）当开关S接a点时，该煮茶器处于 　 　 （选填“加热”或“保温”）状态。
（2）加热过程中水吸收的热量是多少。
（3）求R1的阻值。
（4）求该煮茶器加热状态下的工作效率。
8．图甲是小科家的电饭锅及电路原理图，该电饭锅有高温和保温两挡。由开关S进行调节。已知R0与R为电热丝，现将电饭锅接在220V的电源上，使用高温挡工作时，电饭锅功率为1000W；使用保温挡工作时，电饭锅功率为440W。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]根据相关知识，回答问题：
（1）饭煮熟后，开关S将　 　（选填“闭合”或“断开”）；
（2）电热丝R的阻值为多少？
（3）用此电饭锅高温挡将质量为1kg、温度为25℃的水加热，使锅中水温升高72℃，需用时6min，求此加热过程中电饭钢的加热效率。
9．如图甲所示是某家用多功能电炖锅，深受消费者认可和青睐。它有三段温控功能：高温炖，中温煮和低温熬。图乙是它的简化电路图，下表是该电炖锅的部分参数。
（1）该电炖锅是利用电流的 　 　 工作的；
（2）开关S1断开、S2接A时，电炖锅为 　 　 （选填“高”、“中”或“低”）温挡；
（3）若电炖锅高温挡工作7分钟，求电炖锅消耗的电能；
（4）若家庭电路的电压是220伏，某插座的额定电流是5安，用该插座仅给电炖锅供电，从安全用电和加热快这两个角度综合考虑，应选择 　 　 （选填“高”、“中”或“低”）温挡。
10．如图甲、乙所示为某型号电热水壶的电路示意图及铭牌，R1与R2产生的热量均能被水吸收，保温状态水温保持在80℃以上。
（1）保温状态下开关S1、S2分别处于什么状态？　 　 ；
（2）求电阻R1的阻值及保温状态时R2每分钟产生的热量；
（3）为了看出电热水壶处于何种工作状态，需要在电路中接入工作时发出红光和黄光的小灯泡，当电热水壶处于加热状态时红灯亮，保温状态时黄灯亮。两个小灯泡的电阻可以忽略不计，则红灯接在 　 　 （选填“①”“②”或“③”）位置，黄灯接在 　 　 （选填“①”“②”或“③”）位置。
题型2：串联电路在电热器中的应用
①当电源电压一定时，通过并联电阻的方式，改变电路中的总电阻，并联电阻越多，电路中总电阻越小，由公式P=U /R可知，电路总功率越大，从而实现电热器高温挡和低温挡的改变。
②由两电阻组成，通过控制开关，形成串联（低温挡)、单个（中温挡）和并联（高温挡）电路在电热器中的应用。
11．如图所示为多挡位加热器的电路图，电热丝R1的电阻小于电热丝R2的电阻。闭合S1和S2时，对电路的分析正确的是（　　）
A．R1和R2串联 B．R1两端的电压小于R2两端的电压
C．流过R1的电流大于流过R2的电流 D．如果R1断了，R2也不能工作
（第11题图） （第12题图）
12．如图所示，图甲是某款即热式电热水龙头，图乙是它的电路原理图，R1和R2是电热丝，通过旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡的切换。若R2＝2R1，水龙头在温水挡正常工作时电功率为1100W，电源电压恒为220V，则以下说法正确的是（　　）
A．电热丝电阻R1＝44Ω
B．水龙头在热水挡正常工作时的功率是3300W
C．开关S接触3、4触点时，电热丝R1、R2串联
D．开关S接触2、3触点时，水龙头放出的是热水
13．某实验室使用的电热器有发热电阻丝R1和R2，电源电压为220V，通过开关S1和S2的通断组合，可以实现不同的加热效果。已知在“加热”挡时电热器功率为2420W，在“保温”挡时电热器功率为400W。下列关于该电热器的叙述中，正确的是（　　）
A．开关S1闭合、S2断开时，电热器处于“加热”挡
B．在“加热”挡时，R1的功率为2420W，R2的功率为400W
C．在“保温”挡时，R1的功率为400W
D．在“保温”挡运行10min时，电热器需消耗240000J的电能
14．如图甲所示是小敏家新买的一款紫砂电饭锅，其简化电路如图乙所示，R1、R2是电热丝，且R1＞R2，通过单独或同时闭合S1、S2实现低温、中温、高温三个挡位间的切换，其铭牌如表所示。
额定电压 220V
额定功率 低温挡 440W
中温挡 880W
高温挡 ？
（1）电饭锅处于高温挡加热状态时的额定电功率为 　 　 W。
（2）低温挡时电流的大小。
（3）电热丝R2的阻值。
15．如图甲所示为某型号室内加热器，有高温和低温两个挡位，额定电压为220V，高温挡和低温挡的额定功率分别为2200W和1000W，简化电路如图乙所示。求：
（1）当开关S1、S2均闭合时，电加热器处于 　 　 （选填“高温挡”或“低温挡”）；
（2）电阻丝R1的阻值；
（3）在额定电压下，使用高温挡工作1h，电加热器消耗的电能是多少？则表盘转动多少转？
16．如图所示是市场上某速热电热水器的工作原理简图，通过转动开关S可以实现冷水、温水和热水之间的切换，能做到5秒出热水，极大地方便了人们的生活。
（1）要使出水口出温水，应将开关S转到 　 　 位置（填“12”“23”或“34”）。
（2）电热水器出温水时的功率为550W，求电阻R1的阻值。
（3）已知R1＝3R2，在一次使用过程中，小科使用了2分钟热水，求电热水器消耗的电能。
17．已知某品牌电热背心有高温挡和低温挡两种模式，其发热电路图如图乙所示，同时相关数据如下表。当开启该电热背心正常工作，即可进入高温挡模式，到达一定温度后自动切换到低温模式（保险丝电阻不计）。
额定电压 5V
高温挡功率 6W
低温挡功率 4W
（1）在高温挡时，干路中的电流为多少？
（2）电路中R1、R2的电阻各为多少？
18．图甲是用某款3D打印第进行立体绘画时的场景，打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化。加热电路简化后如图乙所示，电源电压恒为6V，R1和R2为发热电阻丝，只闭合S1时低温挡工作，S1、S2都闭合时高温挡工作，高温挡和低温挡的功率比为4：3，R1＝4Ω，忽略电阻丝阻值随温度变化，求：
（1）低温挡工作时，通过R1的电流；
（2）低温挡的功率；
（3）R2的电阻值。
19．张丽买了一个三挡电暖宝，电暖宝内部装有某种浓度的氯化钠水溶液充当保热介质，电热丝产生的热量全部被保热介质吸收。其电路图如图所
示，R1、R2都是电热丝，电源电压保持36V不变。
（1）当S1闭合，S2接a时为中温挡，此时电暖宝的功率为18W，求R1的阻值为多少？
（2）当S1闭合，S2接b时为高温挡，此时电暖宝的功率为45W，求电路中的总电流和R2的阻值为多少？
（3）若用高温挡给保热介质加热，5分钟内使氯化钠水溶液的温度上升了5℃．那么该电热宝内0.9kg的氯化钠水溶液的比热容为多少？
20．爆米花松脆可口，深受人们喜爱。如图所示，是某型号的爆米花机的电路图，该爆米花机具有制作和保温功能。只闭合开关S2时，R2加热，电动机搅拌，开始制作爆米花；只闭合开关S1时，R1保温，防止爆米花变凉；爆米花机的铭牌如表所示。[c玉米=1.2×103J/（kg ℃）]
额定电压 220V
加热功率 200W
保温功率 22W
电动机功率 40W
（1）求保温电阻R1的阻值；
（2）求制作爆米花时，电路中的工作电流大小；（保留1位小数）
（3）在20℃时，将200g玉米加热到320℃时，即成为爆米花，求玉米粒需吸收的热量；
（4）如果这些热量是由燃烧干木材来获取，干木材所释放能量的60%转化为玉米粒所吸收的能量，则需燃烧干木材多少克？（干木材热值q＝1.2×107J/kg）
21．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。[ρ水＝1×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg ℃），g＝10N/kg]
（1）开关S1、S2处于什么状态，养生壶为高温挡，说明判断依据；
（2）养生壶处于低温挡工作时，求电路中的电流大小；
（3）求R1的阻值；
（4）在标准大气压下，使用高温挡将初温是12℃的一壶水烧开，若养生壶高温挡加热效率为80%，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。
项目 参数
电源电压（V） 220
低温挡功率（W） 275
中挡功率（W） 550
高挡功率（W） 1100
容积（L） 1
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21世纪教育网(www.21cnjy.com) 同舟共理工作室·周承秉
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【素养解码】浙教版 九年级 科学上册·阶段评价练（19）
能量的转化与守恒·专题8 多挡位电热器的计算
知识储备1：串联电路中的高温挡和低温挡分析
判断电热器高温挡和低温挡的依据是电热器的功率，当电源电压一定时，串联的电阻越多，总电阻越大，总功率越小，温度挡位越小。
知识储备2：并联电路中的高温挡和低温挡分析
当电源电压一定时，并联电路中并联的电阻越多，电阻越小，总功率越大，温度挡位越大。
知识储备3：常见电热器类型
串联式 高温档P1= 低温档P2=
并联式 高温档P1=+ 低温档P2=
题型1：串联电路在电热器中的应用
当电源电压一定时，通过串联电阻的方式，改变电路中总电阻的大小，由公式P=U /R可知，可以改变电路中的总功率。在实际应用中实现电热器高温挡和低温挡的改变。
1．严寒冬季，我国北方哨兵脚上穿有电热靴，靴内加热电路如图所示，电源电压恒定，S2为三挡旋钮开关（金属片M可分别拨至a、b、c处，M的电阻忽略不计），电阻丝R1、R2的规格相同且阻值不变，b为电阻丝R1的中点。这只电热靴的高温挡为24W，则低温挡为 　12　 W，中温挡为 　16　 W。
【答案】12；16。
【分析】由P＝UI和I得，当U 一定时，P的大小由R决定。
【解答】解：电阻丝R1、R2的规格相同且阻值不变，设R1＝R2＝R，
S2接c时，只有R2接入电路，电路中电阻最小，为高温挡，P高24W；
S2接a时，R1、R2串联，电路中电阻最大，为低温挡，P低12W；
S2接b时，R1与R2串联，为中温挡，P中16W。
故答案为：12；16。
【点评】本题考查电功率计算的用电器挡位问题。由，家庭电路电压一定，电功率的大小由电阻大小决定。
2．图为某品牌电热水壶的内部电路简化图。其发热元件主要为两个定值电阻R1、R2。当S1闭合，S2断开时，电热水壶处于保温状态。
（1）电热水壶的保温功率为 　40　 W。
（2）若水的比热容c水＝4.2×103J/（kg ℃），将电热水壶内装入2L水，则这壶水从30℃加热至100℃所吸收的热量是 　5.88×105 J。
【答案】（1）40；（2）5.88×105。
【分析】（1）当S1闭合，S2断开时，两电阻串联，电热水壶处于保温状态。根据P可知电热水壶的保温功率；
（2）根据密度公式得出水的质量；根据Q吸＝cmΔt得出这壶水从30℃加热至100℃所吸收的热量。
【解答】解：（1）当S1闭合，S2断开时，两电阻串联，电热水壶处于保温状态。根据P可知电热水壶的保温功率P40W；
（2）水的质量m＝ρV＝103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg，
这壶水从30℃加热至100℃所吸收的热量Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×2kg×（100℃﹣30℃）＝5.88×105J。
故答案为：（1）40；（2）5.88×105。
【点评】本题考查电功率和热量的计算，是一道综合题。
3．近些年来人们越来越注重养生，养生壶的种类也越来越多，功能越来越全，如图是某养生壶的原理图，它有加热和保温两挡。当加热到设定温度时，养生壶自动切换为保温挡。养生壶的部分参数如表所示。
壶的容积 1.5L
额定电压 220V
加热功率 800W
保温功率 44W
（1）当开关S1闭合，S2　闭合　 （填“闭合”或“断开”）时，养生壶处于加热状态。
（2）在保温挡正常工作时，求电路中的电流是多少？
（3）求R1、R2的阻值。
【答案】答：（1）闭合；
（2）在保温挡正常工作时，电路中的电流是0.2A；
（3）R1的阻值为60.5Ω，R2的阻值为1039.5Ω。
【分析】（1）当开关S1闭合时，S2断开时，两个电阻串联；当开关S1闭合时，S2闭合时，只有电阻R1工作；根据串联电路特点和P可知加热状态下的电路连接；
（2）保温挡的电功率，利用P＝UI求出在保温挡正常工作时电路中的电流；
（3）知道加热功率，利用P可求出R1的阻值；
【解答】解：（1）开关S1闭合，2断开时，两个电阻串联，此时的总电阻R总＝R1+R2；当开关S1闭合，S2闭合时，只有电阻R1工作，因此后者的电阻小于前者。根据公式P可知，当电压一定时，电阻越小，功率越大，当开关S1闭合，S2闭合时，电路消耗的功率较大，养生壶处于加热状态；
（2）从表格数据可知，保温功率P保温＝44W，
在保温挡正常工作时，电路中的电流：I0.2A；
（3）当开关S1闭合时，S2闭合时，只有电阻R1工作，此时为加热挡，
由P可知，R1的阻值：R160.5Ω，
开关S1闭合，2断开时，两个电阻串联，此时的总电阻R总＝R1+R2，为保温挡，
由P可知，电路总电阻R总1100Ω，
R2＝R总﹣R1＝1100Ω﹣60.5Ω＝1039.5Ω。
答：（1）闭合；
（2）在保温挡正常工作时，电路中的电流是0.2A；
（3）R1的阻值为60.5Ω，R2的阻值为1039.5Ω。
【点评】本题主要考查电功率公式的灵活运用，分析清楚不同状态下的电路连接是解题的关键。
4．自动饮水机已经普遍用于车站、学校等公共场所，它的简化电路图如图所示，电热丝电阻分别为R1、R2，请根据说明书提供的信息计算：[水的密度ρ水＝1×103kg/m3，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
饮水机参数
热水温度：≥90℃ 保温功率：40W
热胆容积：2L 额定电压：220V
额定功率：1000W 频率：50Hz
（1）如果饮水机处在“加热”状态正常工作时，电热丝所产生的热量有80%被水吸收，饮水机的热胆装满水，水温由30℃加热到44℃，需用多长时间？
（2）求电阻丝R1的阻值。
【答案】（1）水由30℃加热到44℃，需用147s；
（2）电阻丝R1的阻值为1161.6Ω。
【分析】分析开关S1断开和闭合电路的连接情况，由P分析各挡位时电路的连接；
（1）先由ρ计算热胆装满水的质量，由题知，ηW＝Q，根据电功和热量公式计算加热时间；
（2）根据加热功率求出R2的电阻，根据保温功率求出R1、R2的总电阻，从而可计算出R1的阻值。
【解答】解：由图知，S2闭合后，若S1断开两电阻串联，此时电路总电阻较大，若S1闭合只有R2连入电路，此时电路中电阻较小。电源电压不变，由P可知，S1断开时，饮水机处于保温状态，当开关闭合时，饮水机处于加热状态。
（1）设加热所需时间为t：
由ρ可得，热胆内水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3＝2kg，
由题意得，ηW＝Q吸，
即：ηPt＝cm（t2﹣t1）
则：t147s；
（2）当开关闭合时，R1被短路，此时处于加热状态，由P得，
R248.4Ω，
S1断开时，饮水机处于保温状态，两电阻串联，
R总1210Ω，
由串联电路的电阻特点可得：R1＝R总﹣R2＝1210Ω﹣48.4Ω＝1161.6Ω。
答：（1）水由30℃加热到44℃，需用147s；
（2）电阻丝R1的阻值为1161.6Ω。
【点评】本题是有关电和热的综合计算题目，会根据电功和热量的计算公式进行综合计算，能够根据电功率公式判断出加热或保温状态，利用好电功率的推导公式是解决问题的关键。
5．某型号的电饭锅有两挡，分别是高温烧煮和保温焖饭挡。其原理如图所示（虚线框内为电饭锅的发热部位）。已知R1＝44Ω，R2＝2156Ω。
（1）开关S置于 　2　 挡（选填“1”或“2”）时是保温焖饭挡；
（2）高温烧煮时的功率是多少？
（3）某次做饭高温烧煮用时10分钟，保温焖饭用时5分钟，此次做饭消耗的电能是多少？
【答案】（1）2；
（2）高温烧煮时的功率是1100W；
（3）某次做饭高温烧煮用时10分钟，保温焖饭用时5分钟，此次做饭消耗的电能是6.666×105J。
【分析】（1）开关S置于2位置时，两电阻串联，总电阻较大，电源电压不变，根据P可知总功率较小，电饭锅处于保温焖饭挡；
（2）开关S置于1位置时，电路为R1的简单电路，总电阻较小，电源电压不变，根据P可知总功率较大，电饭锅处于高温烧煮挡；
根据P可知高温烧煮时的功率：
（3）根据P电饭锅保温时的功率，根据W＝Pt求出此次做饭消耗的电能。
【解答】解：（1）开关S置于2位置时，两电阻串联，总电阻较大，电源电压不变，根据P可知总功率较小，电饭锅处于保温焖饭挡；
（2）开关S置于1位置时，电路为R1的简单电路，总电阻较小，电源电压不变，根据P可知总功率较大，电饭锅处于高温烧煮挡；
根据P可知高温烧煮时的功率：
P高1100W；
（3）根据P电饭锅保温时的功率：
P保22W，
由P可得，此次做饭消耗的电能：
W＝P高t高+P保t保＝1100W×10×60s+22W×5×60s＝6.666×105J。
故答案为：（1）2；
（2）高温烧煮时的功率是1100W；
（3）某次做饭高温烧煮用时10分钟，保温焖饭用时5分钟，此次做饭消耗的电能是6.666×105J。
【点评】本题考查了串联电路的特点和电功率公式、欧姆定律、电功公式的灵活运用，正确的判断电饭锅处于不同挡位时电路的连接方式是关键。
6．为提高行车安全，多款国内汽车的后视镜具有加热功能，可除去附着在上面的水珠。某款电动汽车后视镜加热系统电路由变压电源、定值电阻R1（R1＝2欧）和加热电阻R2串联组成，其简化电路如图2所示。技术人员测试时，记录了电源电压改变时，后视镜的温度、定值电阻R1两端电压U1以及加热电阻R2两端电压U2如表：
温度/℃ 电压U1/伏 电压U2/伏
20 1.5 4.5
30 1.6 6.4
40 2.0 10.0
（1）通电后，加热电阻R2能够将镜面加热是利用了电流的 　热　 效应。
（2）由上表可知，加热电阻R2的阻值随温度的升高而 　增大　 。
（3）当加热系统电路以40℃正常工作时，求此时电路的总功率。
【答案】（1）热；
（2）增大；
（3）电路的总功率为12W。
【分析】（1）当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这是电流的热效应；
（2）图2中R1与R2串联，知道定值电阻的阻值，由表中信息可知不同温度下两电阻分得的电压，利用串联电路的分压规律分别求出温度为20℃、30℃、40℃时R2的阻值，据此可知R2的阻值随温度变化的规律；
（3）由串联电路的电压特点求出温度为40℃时的电源电压，利用串联电路的电流特点和欧姆定律求出此时电路中的电流，然后根据公式P＝UI求出此时电路的总功率。
【解答】解：（1）通电后，加热电阻R2能够将镜面加热，将电能转化为内能，利用了电流的热效应；
（2）由图2可知，R1与R2串联，则，R2，
已知定值电阻的阻值R1＝2Ω，
由表中信息可知，当温度为20℃时，U1＝1.5V，U2＝4.5V，则R26Ω，
当温度为30℃时，R2′8Ω，
当温度为40℃时，R2″10Ω，
由此可知，加热电阻R2的阻值随温度的升高而增大；
（3）当加热系统电路以40℃正常工作时，
由串联电路的电压特点可知电源电压为：U＝U1+U2＝2V+10V＝12V，
因串联电路中电流处处相等，则此时电路中的电流为：I＝I11A，
电路的总功率：P＝UI＝12V×1A＝12W。
故答案为：（1）热；
（2）增大；
（3）电路的总功率为12W。
【点评】本题考查了电流的热效应、电功率的综合计算，难点是根据串联分压的规律判断R2的阻值随温度变化的规律。
7．中国茶文化源远流长。图甲是某家用煮茶器的简化电路图，某次煮茶过程中其功率变化如图乙，已知加热5min，可使1kg初温45℃的水升温至100℃。
（1）当开关S接a点时，该煮茶器处于 　保温　 （选填“加热”或“保温”）状态。
（2）加热过程中水吸收的热量是多少。
（3）求R1的阻值。
（4）求该煮茶器加热状态下的工作效率。
【答案】（1）保温；（2）加热过程水吸收的热量是2.31×105J；（3）R1的阻值是165Ω；（4）该煮茶器加热状态下的工作效率是87.5%。
【分析】（1）根据P知，U一定时，P与R成反比，当开关S接a点时，两电阻串联在电路中，电阻最大，电功率最小，该煮茶器处于保温状态；当开关S接b点时，电路只是R2的简单，电路电阻最小，电功率最大，该煮茶器处于加热状态；
（2）水吸收的热量根据Q吸＝cm（t﹣t0）计算；
（3）由图甲、图乙可知，开关S接a点，R1、R2串联，处于保温状态，电功率为220W，根据P 计算总电阻；开关S接b点，电路中的仅有R2，处于加热状态，电功率为880W，根据P 可得R2的阻值，由串联电路的电阻规律：R1＝R﹣R2计算R1的电阻；
（4）根据W＝P加热t计算消耗的电能，再根据η 计算效率。
【解答】解：（1）根据P知，U一定时，P与R成反比，当开关S接a点时，两电阻串联在电路中，电阻最大，电功率最小，该煮茶器处于保温状态；
（2）水吸收的热量为：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣45℃）＝2.31×105J；
（3）开关S接a点，R1、R2串联，处于保温挡，总电阻为：R220Ω；
开关S接b点，电路中的仅有R2，处于加热挡，R2的电阻为：R255Ω；
R1的电阻为：R1＝R﹣R2＝220Ω﹣55Ω＝165Ω；
（4）该煮茶器加热状态下的消耗的电能为：W＝P加热t＝880W×5×60s＝2.64×105J；
加热效率为：η100%＝87.5%。
答：（1）保温；（2）加热过程水吸收的热量是2.31×105J；（3）R1的阻值是165Ω；（4）该煮茶器加热状态下的工作效率是87.5%。
【点评】本题是加热挡位的基本题型，考查电路分析、热量和电热效率的计算。
8．图甲是小科家的电饭锅及电路原理图，该电饭锅有高温和保温两挡。由开关S进行调节。已知R0与R为电热丝，现将电饭锅接在220V的电源上，使用高温挡工作时，电饭锅功率为1000W；使用保温挡工作时，电饭锅功率为440W。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]根据相关知识，回答下列问题：
（1）饭煮熟后，开关S将 　断开　 （选填“闭合”或“断开”）；
（2）电热丝R的阻值为多少？
（3）用此电饭锅高温挡将质量为1kg、温度为25℃的水加热，使锅中水温升高72℃，需用时6min，求此加热过程中电饭钢的加热效率。
【答案】（1）断开；
（2）电热丝R的阻值为61.6Ω；
（3）加热过程中电饭钢的加热效率为84%。
【分析】（1）由公式P＝UI可知，电压一定时，P与R成反比，然后根据高温挡时电路的电功率最大，即电路中的电阻最小来判断开关S的状态；
（2）由公式P＝UI计算得出电热丝R0的阻值和保温时的总电阻，根据串联电路电阻的规律算出电热丝R的阻值；
（3）利用P求出电饭锅高温挡工作6min消耗的电能；利用Q吸＝cmΔt求出水吸收的热量，利用效率公式求出加热过程中电饭钢的加热效率。
【解答】解：（1）由公式P＝UI可知，电压一定时，P与R成反比，开关S闭合时，电阻R被短路，电路中的电阻最小，电路的电功率最大，电饭锅处于高温挡；
开关S断开时，两电阻串联，电路中的电阻最大，电路的电功率最小，电饭锅处于保温挡，所以饭煮熟后，电饭锅处于保温状态，开关S将断开；
（2）由公式P＝UI可知，电热丝R0的阻值为：R048.4Ω，
保温时的总电阻为：R总110Ω，
根据串联电路电阻的规律知电热丝R的阻值为：R＝R总﹣R0＝110Ω﹣48.4Ω＝61.6Ω；
（3）由P可知，电饭锅高温挡工作6min消耗的电能W＝P高温t＝1000W×6×60s＝3.6×105J；
水吸收的热量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×72℃＝3.024×105J；
加热过程中电饭钢的加热效率η100%＝84%。
答：（1）断开；
（2）电热丝R的阻值为61.6Ω；
（3）加热过程中电饭钢的加热效率为84%。
【点评】本题是电热综合题，主要考查串联电路的特点、电功率公式、吸热公式和效率公式的应用，注意水的温度“升高到”和“升高”的区别。
9．如图甲所示是某家用多功能电炖锅，深受消费者认可和青睐。它有三段温控功能：高温炖，中温煮和低温熬。图乙是它的简化电路图，下表是该电炖锅的部分参数。
项目 参数
电源电压（V） 220
低温挡功率（W） 500
中温挡功率（W） 1000
高温挡功率（W）
（1）该电炖锅是利用电流的 　热效应　 工作的；
（2）开关S1断开、S2接A时，电炖锅为 　低　 （选填“高”、“中”或“低”）温挡；
（3）若电炖锅高温挡工作7分钟，求电炖锅消耗的电能；
（4）若家庭电路的电压是220伏，某插座的额定电流是5安，用该插座仅给电炖锅供电，从安全用电和加热快这两个角度综合考虑，应选择 　中　 （选填“高”、“中”或“低”）温挡。
【答案】（1）热效应；（2）低；（3）电炖锅高温挡工作7分钟，电炖锅消耗的电能为8.4×105J；（4）中。
【分析】（1）电流的热效应：电流通过导体有热量产生；
（2）分析开关转换时电路的连接，根据串并联电路的电阻特点和P得出低温挡、高温挡、中温挡电路的连接方式；
（3）根据R和串联电路电阻规律计算电阻R2的阻值，根据P计算高温挡的功率，根据W＝Pt计算电炖锅高温挡工作7分钟电炖锅消耗的电能；
（4）根据W＝Pt可知电功率越大，加热越快，根据欧姆定律计算家庭电路的电压是220伏，电炖锅处于中温挡时通过电路的电流可知应选择的挡位。
【解答】解：（1）电炖锅是利用电流通过导体有热量产生，所以该电炖锅是利用电流的热效应工作的。
（2）由电路图可知，当开关S1 闭合，S2 接B时，电阻R1、R2 并联，电路中的总电阻最小，由P可知，总功率最大，所以此时电炖锅为高温挡；
当开关S1断开，S2 接A时，电阻R1、R2 串联，电路中的总电阻最大，由P可知，总功率最小，所以此时电炖锅为低温挡；
当开关S1闭合，S2 接A时，R2 被短路，只有电阻R1 接入电路，电炖锅处于中温挡；
（3）电阻R1、R2 串联的总电阻：R96.8Ω，
电阻R1的阻值：R148.4Ω，
串联电路总电阻等于各部分电阻之和，电阻R2的阻值：R2＝R﹣R1＝96.8Ω﹣48.4Ω＝48.4Ω，
高温挡的功率：P2000W，
电炖锅高温挡工作7分钟，电炖锅消耗的电能：W＝Pt＝2000W×7×60s＝8.4×105J；
（4）家庭电路的电压是220伏，电炖锅处于中温挡时通过电路的电流：I5A，
根据W＝Pt可知电功率越大，加热越快，所以从安全用电和加热快这两个角度综合考虑，应选择中温挡。
答：（1）热效应；（2）低；（3）电炖锅高温挡工作7分钟，电炖锅消耗的电能为8.4×105J；（4）中。
【点评】本题是电热计算的综合性题目，题目有一定难度，需要仔细分析。
10．如图甲、乙所示为某型号电热水壶的电路示意图及铭牌，R1与R2产生的热量均能被水吸收，保温状态水温保持在80℃以上。
（1）保温状态下开关S1、S2分别处于什么状态？　S1断开、S2闭合　 ；
（2）求电阻R1的阻值及保温状态时R2每分钟产生的热量；
（3）为了看出电热水壶处于何种工作状态，需要在电路中接入工作时发出红光和黄光的小灯泡，当电热水壶处于加热状态时红灯亮，保温状态时黄灯亮。两个小灯泡的电阻可以忽略不计，则红灯接在 　②　 （选填“①”“②”或“③”）位置，黄灯接在 　①　 （选填“①”“②”或“③”）位置。
【答案】（1）S1断开、S2闭合；（2）电阻R1的阻值为1078Ω；保温状态时R2每分钟产生的热量为52.8J（3）②；①。
【分析】（1）S1、S2都闭合时，R1短路，为R2的简单电路；当S1断开时，两电阻串联，根据串联电阻的规律及P分析；
（2）由题知加热功率，由P得R2；由题意知保温功率，求出此时电路总电阻，根据电阻的串联求出电阻R1的阻值；
（3）根据加热和保温电路的连接及题意分析。
【解答】解：（1）S1、S2都闭合时，R1短路，为R2的简单电路；当S1断开时，两电阻串联，此时电阻较大，根据P，故当S1断开、S2闭合时电路消耗的功率较小为保温状态；
（2）由题知，加热功率为2200W，由P得，
R222Ω；
电水壶处于保温状态，R1和R2串联，此时电路总电阻：
R串1100Ω，
则电阻R1的阻值：
R1＝R串﹣R＝1100Ω﹣22Ω＝1078Ω；
保温状态下电路中的电流 I；
保温状态时R2每分钟产生的热量Q2＝I2Rt＝（0.2A）2×22Ω×60s＝52.8J。
（3）只有R2接入电路时，为加热状态，红灯亮，则红灯接在②位置；
两电阻串联时为保温状态，保温状态时黄灯亮，则黄灯接在①位置。
故答案为：（1）S1断开、S2闭合；（2）电阻R1的阻值为1078Ω；保温状态时R2每分钟产生的热量为52.8J（3）②；①。
【点评】本题考查串联电路的规律及欧姆定律和电功率公式的运用，关键是确定不同挡位电路的连接。
题型2：串联电路在电热器中的应用
①当电源电压一定时，通过并联电阻的方式，改变电路中的总电阻，并联电阻越多，电路中总电阻越小，由公式P=U /R可知，电路总功率越大，从而实现电热器高温挡和低温挡的改变。
②由两电阻组成，通过控制开关，形成串联（低温挡)、单个（中温挡）和并联（高温挡）电路在电热器中的应用。
11．如图所示为多挡位加热器的电路图，电热丝R1的电阻小于电热丝R2的电阻。闭合S1和S2时，对电路的分析正确的是（　　）
A．R1和R2串联
B．R1两端的电压小于R2两端的电压
C．流过R1的电流大于流过R2的电流
D．如果R1断了，R2也不能工作
【答案】C
【分析】ABC、闭合S1和S2时，可知两电阻并联，根据并联电路电压的及欧姆定律分析；
D、并联电路各支路可独立工作、互不影响。
【解答】解：ABC、闭合S1和S2时，两电阻并联，根据并联电路电压的关系，R1两端的电压等于R2两端的电压，因电热丝R1的电阻小于电热丝R2的电阻，由欧姆定律可知流过R1的电流大于流过R2的电流，故AB错误，C正确；
D、并联电路各支路可独立工作、互不影响，如果R1断了，R2能工作，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查并联电路的识别及并联电路的规律和欧姆定律的运用。
12．如图所示，图甲是某款即热式电热水龙头，图乙是它的电路原理图，R1和R2是电热丝，通过旋转手柄可使扇形开关S同时接触两个相邻触点，实现冷水、温水、热水挡的切换。若R2＝2R1，水龙头在温水挡正常工作时电功率为1100W，电源电压恒为220V，则以下说法正确的是（　　）
A．电热丝电阻R1＝44Ω
B．水龙头在热水挡正常工作时的功率是3300W
C．开关S接触3、4触点时，电热丝R1、R2串联
D．开关S接触2、3触点时，水龙头放出的是热水
【答案】B
【分析】（1）由图乙可知，当扇形开关S接1、2时，电路断开，当扇形开关S接2、3时，只有R2工作，当扇形开关S接3、4时，R1、R2并联，根据并联电路的特点和P可知电热水龙头冷水、温水、热水挡的电路连接；根据温水挡功率和P可求出R2的阻值，根据R1、R2的关系可求出R1的阻值；
（2）根据P可求出水龙头在热水挡正常工作时的功率。
【解答】解：ACD、由图乙可知，当扇形开关S接1、2时，电路断开，水龙头处于冷水挡；
当扇形开关S接3、4时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由P可知，电路的总功率最大，水龙头处于热水挡；
当扇形开关S接2、3时，只有R2工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，水龙头处于温水挡，
由P可知，R2的阻值：R244Ω，
根据题意可知，R2＝2R1，则R1的阻值：R1R244Ω＝22Ω，故ACD错误；
B、水龙头在热水挡正常工作时的功率：P热3300W，故B正确。
故选：B。
【点评】本题考查并联电路的特点以及电功率公式的灵活运用，属于电功率多挡位问题，能正确分析不同状态下的电路连接是解题的关键。
13．某实验室使用的电热器有发热电阻丝R1和R2，电源电压为220V，通过开关S1和S2的通断组合，可以实现不同的加热效果。已知在“加热”挡时电热器功率为2420W，在“保温”挡时电热器功率为400W。下列关于该电热器的叙述中，正确的是（　　）
A．开关S1闭合、S2断开时，电热器处于“加热”挡
B．在“加热”挡时，R1的功率为2420W，R2的功率为400W
C．在“保温”挡时，R1的功率为400W
D．在“保温”挡运行10min时，电热器需消耗240000J的电能
【答案】D
【分析】（1）由图可知，当开关S1、S2都闭合时，R1、R2并联；当开关S1闭合、S2断开时，只有R2工作，根据并联电路的特点和P可知电加热器加热挡和保温挡的电路连接；
（2）根据并联电路特点可知加热挡工作时R2的电功率；根据P1＝P加热﹣P保温可求出加热挡工作时R1的电功率；
（3）根据W＝Pt求出在“保温”挡运行10min时，电热器需消耗的电能。
【解答】解：AC、由图可知，当开关S1、S2都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的特点可知，此时电路的总电阻最小，由P可知，电路的总功率最大，电加热器处于加热挡；
当开关S1闭合、S2断开时，只有R2工作，R1不工作，电路的总电阻最大，总功率最小，电加热器处于保温挡，故AC错误；
B、根据并联电路特点可知，加热挡工作时R2的电功率即为电加热器保温挡的功率，即加热挡工作时，R2的功率为400W，
加热挡工作时R1的电功率：P1＝P加热﹣P保温＝2420W﹣400W＝2020W，故B错误；
D、在“保温”挡运行10min时，电热器需消耗的电能：W＝P保温t＝400W×10×60s＝240000J，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查并联电路的特点、电功公式以及电功率公式的应用，能正确分析电路连接是解题的关键。
14．如图甲所示是小敏家新买的一款紫砂电饭锅，其简化电路如图乙所示，R1、R2是电热丝，且R1＞R2，通过单独或同时闭合S1、S2实现低温、中温、高温三个挡位间的切换，其铭牌如表所示，求：
额定电压 220V
额定功率 低温挡 440W
中温挡 880W
高温挡 ？
（1）电饭锅处于高温挡加热状态时的额定电功率为 　1320　 W。
（2）低温挡时电流的大小。
（3）电热丝R2的阻值。
【答案】（1）1320；（2）低温挡时电流是2A；（3）电热丝R2的阻值是55Ω。
【分析】（1）并联电路中各支路独立工作、互不影响，且电路的总功率等于各用电器功率之和，据此求出电饭锅高温挡的功率；
（2）根据P＝UI变形公式I求出低温挡加热时的电流；
（3）电热丝R1＞R2，由电路图可知，只闭合S2时电路为R2的简单电路，此时为中温挡，根据P＝UI求出电热丝R2的阻值。
【解答】解：（1）因并联电路中各支路独立工作、互不影响，且电路的总功率等于各用电器功率之和，
所以电饭锅高温挡的功率：
P高＝P低+P中＝440W+880W＝1320W；
（2）由P＝UI可得，低温挡加热时的电流：
I低2A；
（3）由P＝UI可知，电热丝的电阻越小，功率越大，则由电路图可知，只闭合S2时电路为R2的简单电路，此时为中温挡，
根据P中＝UI可得：
R255Ω。
故答案为：（1）1320；（2）低温挡时电流是2A；（3）电热丝R2的阻值是55Ω。
【点评】本题考查了电功率公式、电功公式的应用等，正确判断出电饭锅不同挡位时电路的连接情况是关键。
15．如图甲所示为某型号室内加热器，有高温和低温两个挡位，额定电压为220V，高温挡和低温挡的额定功率分别为2200W和1000W，简化电路如图乙所示。求：
（1）当开关S1、S2均闭合时，电加热器处于 　高温挡　 （选填“高温挡”或“低温挡”）；
（2）电阻丝R1的阻值；
（3）在额定电压下，使用高温挡工作1h，电加热器消耗的电能是多少？则表盘转动多少转？
【答案】（1）高温挡；
（2）电阻丝R1的阻值为48.4Ω；
（3）在额定电压下，使用高温挡工作1h，电加热器消耗的电能是2.2kW h，则表盘转动1056转。
【分析】（1）由图乙可知，当开关S1、S2均闭合时，R1、R2并联，当开关S1闭合，S2断开时，只有R1工作；根据并联电路的电阻特点和P可知高温挡和低温挡的电路连接；
（2）根据低温挡功率和P可求出电热丝R1的阻值；
（3）根据W＝Pt得到电加热器消耗的电能，根据转数和参数得到表盘转动的转数。
【解答】解：（1）由图乙可知，当开关S1、S2均闭合时，R1、R2并联，当开关S1闭合，S2断开时，只有R1工作；根据并联电路的电阻特点知道，当开关S1、S2均闭合时，R1、R2并联，电路中的总电阻最小，由知道，电路中的总功率最大，电加热器处于高温挡。
（2）当开关S1闭合，S2断开时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，电功率最小，电加热器处于低温挡；由知道，电热丝R1的阻值
（3）在额定电压下，使用高温挡工作1h，电加热器消耗的电能
480r/（kW h），表示的是电路中每消耗1kW h的电能，电能表表盘转动480次，电加热器消耗的电能2.2kW h，故表盘转动
故答案为：（1）高温挡；
（2）电阻丝R1的阻值为48.4Ω；
（3）在额定电压下，使用高温挡工作1h，电加热器消耗的电能是2.2kW h，则表盘转动1056转。
【点评】本题考查电功率公式以及电能表的应用，解题的关键是能正确分析不同状态下的电路连接。
16．如图所示是市场上某速热电热水器的工作原理简图，通过转动开关S可以实现冷水、温水和热水之间的切换，能做到5秒出热水，极大地方便了人们的生活。
（1）要使出水口出温水，应将开关S转到 　23　 位置（填“12”“23”或“34”）。
（2）电热水器出温水时的功率为550W，求电阻R1的阻值。
（3）已知R1＝3R2，在一次使用过程中，小科使用了2分钟热水，求电热水器消耗的电能。
【答案】（1）23；
（2）电阻R1的阻值为88Ω；
（3）电热水器消耗的电能2.64×105J。
【分析】（1）分析转换时电路的连接，根据并联电阻小于任一电阻结合分析；
（2）S连接23时，出水为温水，由求解；
（3）加热时，R1与R2并联，根据P，在电压不变时，电功率与电阻成反比，得出P2大小，根据W＝ Pt得出电热水器消耗的电能。
【解答】解：（1）由图中可知，开关S连接12时，没有电阻接入电路，连接23时，开关S连接R1，开关S连接34时，R1与R2并联；根据并联电阻小于任一电阻和可知，S连接23时电阻较大，功率较小，出水为温水；
（2）S连接23时，出水为温水，此时只有R1接入电路
（3）加热时，R1与R2并联。已知 R1＝3R2，根据P，在电压不变时，电功率与电阻成反比，
故
P1：P2＝R2：R1＝1：3
P2＝3P1＝3×550W＝1650W
电热水器消耗的电能
W＝ Pt＝ （550W+1650W）×2×60S＝2.64×105J。
故答案为：（1）23；
（2）电阻R1的阻值为88Ω；
（3）电热水器消耗的电能2.64×105J。
【点评】本题考查电功公式的运用，关键是正确分析不同挡位电路的连接。
17．已知某品牌电热背心有高温挡和低温挡两种模式，其发热电路图如图乙所示，同时相关数据如下表。当开启该电热背心正常工作，即可进入高温挡模式，到达一定温度后自动切换到低温模式（保险丝电阻不计）。
额定电压 5V
高温挡功率 6W
低温挡功率 4W
（1）在高温挡时，干路中的电流为多少？
（2）电路中R1、R2的电阻各为多少？
【答案】（1）在高温挡时，干路中的电流为1.2A；
（2）电路中R1、R2的电阻各为6.25Ω，12.5Ω。
【分析】（1）由表格数据可知高温挡时的电功率，根据P＝UI求出高温挡时，干路中的电流；
（2）由图乙可知，当开关S1、S2都闭合时，R1、R2并联，当开关S1闭合、S2断开时，只有R1工作，根据并联电路的特点和P可知电热背心高温挡和低温挡的电路连接；根据低温挡功率和P可求出R1的阻值；根据P2＝P高﹣P低求出R2的电功率，根据P可求出R2的阻值。
【解答】解：（1）由表格数据可知，电热背心高温挡的电功率P高温＝6W，电热背心的额定电压U＝5V，
由P可知，在高温挡时，干路中的电流：；
（2）由图乙可知，当开关S1、S2都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，电路中的总电阻最小，根据可知，电路的电功率最大，电热背心处于高温挡；
当开关S1闭合、S2断开时，只有R1工作，此时电路中电阻最大，电功率最小，电热背心处于低温挡，
由P可知，电阻丝R1的电阻：；
电阻丝R2的电功率：P2＝P高温﹣P低温＝6W﹣4W＝2W，
电阻丝R2的电阻：。
答：（1）在高温挡时，干路中的电流为1.2A；
（2）电路中R1、R2的电阻各为6.25Ω，12.5Ω。
【点评】本题考查并联电路的特点以及电功率公式的灵活运用，属于多挡位电路问题，难度不大。
18．图甲是用某款3D打印第进行立体绘画时的场景，打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化。加热电路简化后如图乙所示，电源电压恒为6V，R1和R2为发热电阻丝，只闭合S1时低温挡工作，S1、S2都闭合时高温挡工作，高温挡和低温挡的功率比为4：3，R1＝4Ω，忽略电阻丝阻值随温度变化，求：
（1）低温挡工作时，通过R1的电流；
（2）低温挡的功率；
（3）R2的电阻值。
【答案】1）通过R1的电流为1.5A；
（2）低温挡的功率为9W；
（3）R2的电阻值为12Ω。
【分析】（1）低温挡时根据I，求出此时线路中的电流。
（2）低温挡R1及两端电压已知，根据P＝I2R，求出此时的电功率。
（3）根据高温挡和低温挡的功率比为4：3，可求出高档时的电功率和R2的功率，根据R求出R2
【解答】解：（1）电源电压恒为6V，R1＝4Ω，则通过R1的电流为：
I11.5A；
（2）只闭合S1时低温挡工作，此时电路为只有R1的简单电路，则低温挡的功率为：
P低9W；
（3）因为高温挡和低温挡的功率比为4：3
所以P高P低9W＝12W，
S1、S2都闭合时为高温挡，此时R1、R2并联，因R1前后电压不变，电阻不变，所以功率不变，故R2的功率为：
P2＝P高﹣P低＝12W﹣9W＝3W，
则R2的电阻值为：
R212Ω。
答：（1）通过R1的电流为1.5A；
（2）低温挡的功率为9W；
（3）R2的电阻值为12Ω。
【点评】本题考查欧姆定律和电功率公式的应用，题目比较简单。
19．张丽买了一个三挡电暖宝，电暖宝内部装有某种浓度的氯化钠水溶液充当保热介质，电热丝产生的热量全部被保热介质吸收。其电路图如图所
示，R1、R2都是电热丝，电源电压保持36V不变。
（1）当S1闭合，S2接a时为中温挡，此时电暖宝的功率为18W，求R1的阻值为多少？
（2）当S1闭合，S2接b时为高温挡，此时电暖宝的功率为45W，求电路中的总电流和R2的阻值为多少？
（3）若用高温挡给保热介质加热，5分钟内使氯化钠水溶液的温度上升了5℃．那么该电热宝内0.9kg的氯化钠水溶液的比热容为多少？
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）当S1闭合，S2接a时，电路为R1的简单电路，根据R求出R1的阻值；
（2）当S1闭合，S2接b时，两电阻并联，根据I求出干路中的电流，再根据欧姆定律求出通过R1的电流，再利用并联电路电流的规律求出通过R2的电流，最后根据欧姆定律的变形公式求出R2的阻值；
（3）先根据W＝Pt求出电路消耗的电能，然后根据吸收的热量等于消耗的电能，再利用吸热公式的变形公式即可氯化钠水溶液的比热容。
【解答】解：（1）中温挡工作时，R2被短路，P1＝18W，U＝36V，则R1的阻值：R172Ω；
（2）高温挡工作时，R1和R2并联，P2＝45W，则
I总1.25A，
I10.5A，
I2＝I总﹣I1＝1.25A﹣0.5A＝0.75A，
R248Ω；
（3）5min消耗的电能：W＝Pt＝45W×300s＝13500J；
∵W＝Q吸，Q吸＝cmΔt
∴c3000J/（kg ℃）。
答：（1）R1的阻值为72Ω；
（2）高温挡时电路中的总电流为1.25A，R2的电阻为48Ω；
（3）氯化钠水溶液的比热容为3000J/（kg ℃）。
【点评】本题考查了并联电路的特点、吸热公式和电功率公式的灵活运用，关键是灵活选择计算公式。
20．爆米花松脆可口，深受人们喜爱。如图所示，是某型号的爆米花机的电路图，该爆米花机具有制作和保温功能。只闭合开关S2时，R2加热，电动机搅拌，开始制作爆米花；只闭合开关S1时，R1保温，防止爆米花变凉；爆米花机的铭牌如表所示。（）
额定电压 220V
加热功率 200W
保温功率 22W
电动机功率 40W
（1）求保温电阻R1的阻值；
（2）求制作爆米花时，电路中的工作电流大小；（保留1位小数）
（3）在20℃时，将200g玉米加热到320℃时，即成为爆米花，求玉米粒需吸收的热量；
（4）如果这些热量是由燃烧干木材来获取，干木材所释放能量的60%转化为玉米粒所吸收的能量，则需燃烧干木材多少克？（干木材热值q＝1.2×107J/kg）
【答案】（1）保温电阻R1的阻值2200Ω；
（2）制作爆米花时，电路中的工作电流为0.9A；
（3）在20℃时，将200g玉米加热到320℃时，即成为爆米花，玉米粒需吸收的热量为7.2×104J；
（4）如果这些热量是由燃烧干木材来获取，干木材所释放能量的60%转化为玉米粒所吸收的能量，则需燃烧干木材10g。
【分析】（1）根据P＝UI计算保温电阻R1的阻值；
（2）根据P＝UI计算制作爆米花时，电路中的工作电流；
（3）由Q＝cm（t﹣t0）计算玉米粒需吸收的热量；
（4）由效率公式和Q＝qm计算需燃烧干木材的质量。
【解答】解：（1）只闭合开关S1时，电路为R1单独工作，根据表格此时为保温状态，已知保温功率为22W，保温电阻R1的阻值为：
；
（2）制作爆米花为加热挡，根据表格此时电功率为200W，电路中的工作电流为：
；
（3）在20℃时，将200g玉米加热到320℃时，玉米粒需吸收的热量为：
；
（4）干木材所释放的能量为：
，
则需燃烧干木材的质量为：
10g。
答：（1）保温电阻R1的阻值2200Ω；
（2）制作爆米花时，电路中的工作电流为0.9A；
（3）在20℃时，将200g玉米加热到320℃时，即成为爆米花，玉米粒需吸收的热量为7.2×104J；
（4）如果这些热量是由燃烧干木材来获取，干木材所释放能量的60%转化为玉米粒所吸收的能量，则需燃烧干木材10g。
【点评】本题考查了并联电路特点，以及电功率公式、吸热公式、效率公式的应用，难度适中。
21．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。[ρ水＝1×103kg/m3，c水＝4.2×103J/（kg ℃），g＝10N/kg]
（1）开关S1、S2处于什么状态，养生壶为高温挡，说明判断依据；
（2）养生壶处于低温挡工作时，求电路中的电流大小；
（3）求R1的阻值；
（4）在标准大气压下，使用高温挡将初温是12℃的一壶水烧开，若养生壶高温挡加热效率为80%，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。
项目 参数
电源电压（V） 220
低温挡功率（W） 275
中挡功率（W） 550
高挡功率（W） 1100
容积（L） 1
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）分析开关转换时电路的连接，根据并联和串联电阻的规律，结合P分析回答；
（2）当开关 S1 断开，S2 接 A时，两电阻串联，总电阻最大，养生壶处于低温挡，根据P＝UI求出电路中的电流大小；
（3）当开关 S1 闭合，S2 接 A时，为R1的简单电路，为中温挡，根据P求出R1；
（4）根据ρ变形公式求出1L水的质量，在一标准大气压下水的沸点为100℃，根据Q 吸＝cmΔt求出将初温是12℃的一壶水烧开水吸收的热量，根据η100%求出烧开一壶水需要的时间。
【解答】解：（1）①S1 闭合时，当 S2 接B时，两电阻并联；
②当开关 S1 闭合，S2 接 A时，R2短路，只有电阻R1接入电路；
③当开关 S1 断开，S2 接 A时，R1、R2两电阻串联（串联电阻大于其中任一电阻）；
①中，两电阻并联，因并联的电阻小于其中任一电阻，根据P，功率最大，为高温挡；
（2）③中，当开关 S1 断开，S2 接 A时，R1、R2串联，总电阻最大，养生壶处于低温挡；
根据P＝UI可得电路中的电流大小：
I低1.25A；
（3）当开关 S1 闭合，S2 接 A时，为R1的简单电路，为中温挡，根据P可得：
R188Ω；
（4）根据ρ得1L水的质量：
m＝ρV＝1×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，
在一标准大气压下水的沸点为100℃，将初温是12℃的一壶水烧开，水吸收的热量：
Q 吸＝cmΔt＝4.2×103 J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣12℃）＝3.696×105 J，
已知养生壶高温挡加热效率为80%，即η100%，
烧开一壶水需要的时间为：
t420s。
答：（1）S1 闭合时，当 S2 接B时，两电阻并联，电路的电阻最小，根据P，电路的功率最大，为高温挡；
（2）养生壶处于低温挡工作时，电路中的电流大小为1.25A；
（3）R1的阻值为88Ω；
（4）水吸收的热量为3.696×105 J；烧开一壶水需要的时间为420s。
【点评】本题为电热综合题，考查串联、并联电路的规律及欧姆定律和电功率公式、密度公式、吸热公式和效率公式的运用，关键是确定不同挡位电路的结构。
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