资源简介

类型一：多挡位家用电器相关计算
【方法指导】
电路中挡位问题解决思路：多挡位问题的实质是判断电路总电阻的大小．对于家庭电路，在不同挡位时总电压不变(220
V)，根据P＝U2/R知，总电阻最小时，总功率最大，用电器处于高温挡；总电阻最大时，总功率最小，用电器处于低温挡．
[拓展练习]
1.
小文同学用有预约功能的电饭煲为家人第二天早餐煲粥，经过待机、加热、保温3个过程，早餐前断开电源，电饭煲消耗的电功率随时间变化的图像如图甲所示，电饭煲加热过程消耗的电能是________kW·h.已知小文家电饭煲加热和保温部分基本电路原理如图乙所
示，S是接通家庭电路的开关，S1是自动开关，R1和R2为电阻不变的电热丝，则R2＝________Ω.
2.
在厨房里安装如图甲所示俗称“小厨宝”的电热水龙头，使用起来非常方便．旋转手柄S可处于冷水挡a、温水挡b或热水挡c，它的简要工作电路如图乙所示，虚线方框内有“小厨宝”的两个发热电阻(未画出)，温水挡的发热电阻R1＝44
Ω，电源电压为220
V.
(1)当S旋到b挡位时，求通电10秒电流产生的热量．
(2)当S旋到c挡位时，水龙头的电功率为2
000
W，求此时发热电阻的总阻值．
(3)请你在虚线方框内画出发热电阻的电路，并连接到相应的挡位和“e”点．
类型二：实际应用类电路的相关计算
【方法指导】
(1)理解实际应用电路的工作过程．
(2)理解曲线图中横纵坐标的关系，并能与电路的工作过程相结合．
(3)结合设问和题中信息，根据所学公式求解即可．
【提分小练】
5.
某校科技小组设计了如图甲所示的汽车转向灯电路模型原理图，接通相应指示灯后，该指示灯会亮(正常发光)、暗(微弱发光)交替闪烁．电路中电源电压12
V不变，指示灯的规格均为“12
V　6
W”，R0为定值电阻，左转或右转指示灯单独闪烁时，R0两端实际电压随时间的变化规律如图乙所示．设指示灯的电阻不变，电磁铁线圈及衔铁的电阻值不计．求：
(1)指示灯的电阻；
(2)转向开关S与触点“3”和“4”接通时，指示灯正常发光状态下通过衔铁的电流；
(3)转向开关S与触点“2”和“3”接通时，指示灯微弱发光状态下的实际电功率；
(4)转向开关S与触点“4”和“5”接通时，指示灯交替闪烁工作1
min消耗的电能．
例1、冬天，王同学使用电热毯时发现电热毯有高温档和低温档，于是他设计了电热毯的模拟电路图甲和乙（电热丝相当于电热毯内部发热电阻）。
（1）图甲中有定值电阻R1（置于电热毯外部），电热丝R2，请说明要使电热毯处于低温档时，开关S1、S2应处于什么状态？并写出低温档时电热毯发热电功率的表达式。
（2）图乙中有两根电热丝R2、R3，请说明要使电热毯处于高温档时，开关S1、S2应处于什么状态？并写出高温档时电热毯发热电功率的表达式。
（3）请指出你认为其中较好的电路，并说明理由。
例2、CFXB型热水杯的原理图如图所示，它有加热和保温两档，通过单刀双掷开关S进行调节，R0、R为电热丝。当开关S接加热档时，电路的功率为1000W，当开关S接保温档时，电路的总功率为44W，R0、R阻值恒定不变。
整壶水的质量
2kg
额定电压
220V
加热时的总功率
1000W
保温时的功率
44W
（1）在保温档正常工作时，电路中的电流是多少？
（2）电热丝R0、R的阻值多大？
【考点精练】
1、如图是一个电热毯的简化电路图，电源电压为220V，R1是发热电阻，R2是阻值为616Ω的分压电阻，S控制电热毯工作状态的开关。S转到触点1为断开状态；S转到点2为低温状态；S转到触点3为高温状态，此时功率为100W。
（l）当开关S转到触点3时。电热毯的发热电阻R1是多少Ω？
（2）当开关S转到触点2时，通过电路的电流是多少安？发热电阻R1消耗的功率是多少瓦特？
2、如图，电热水器有加热和保温两种状态（由机内温控开关S2自动控制），
水箱容量
2L
额定电压
220V
加热时总功率
605W
保温时总功率
55W
（1）开关S1、S2均闭合时，热水器处于哪种工作状态？
（2）电阻R1、R2的阻值分别是多少？
（3）利用原有电路元件，设计出另一种能够实现加热和保温两种工作状态的实用电路（由机内温控开关S2自动控制）。画出设计的电路图，算出加热时总功率和保温时总功率。
3、某电热水器的额定电压为220V，有高温和低温两个档位，低温档的电功率为550W，其内部电路由发热电阻R1和R2组成，R1＝2R2，简化电路如图所示。
（1）R1的电阻是多大？
（2）高温档的电功率是多大？
（3）在额定电压下，高温档工作时将40kg、初温20℃的水加热至60℃需要多长时间？不计热量损失，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg?℃）
4、近年冬天，越来越多的人在使用电热桌垫（如图甲）．好奇的小东同学很想知道它的发热原理，查看说明书后发现：该电热桌垫由12伏电源供电，发热部分由两根电热丝组成，调温档有关、低温、高温三档。
（1）小东设计了如图乙的电路，当调温档处于高温档时，开关S1和S2的闭合和断开情况是　
　。
（2）该电热桌垫的实际电路如图丙所示，已知R1为6欧，R2为4欧，当电热桌垫处于低温档时，求1分钟内产生的热量是多少焦？（不考虑温度的变化对电阻的影响）
（3）求该电热桌垫消耗的最大功率是多少瓦？
5、几千年来中国的厨艺最讲究的就是“火候”二字。现在市面上流行如图1所示的新型电饭锅，采用了“聪明火”技术，电脑智能控温、控压，智能化控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的口感和营养，其简化电路如图2甲所示。R1和R2均为电热丝，S是自动控制开关。把电饭锅接入220V的电路中，用电饭锅的“聪明火”煮米饭，电饭锅工作时的电流随时间变化的图象如图2乙所示。
（1）求电热丝R2的阻值（计算结果保留一位小数）；
（2）这个电饭锅在0﹣15min把质量为1.1kg的米饭由20℃加热到100℃，求电饭锅在这段时间内加热的效率[c米饭＝4.2×103J/（kg?℃）]。
6、图甲是某款电热水龙头。即开即热、冷热兼用。图乙是它的原理电路。R1、R2为电热丝，通过旋转手柄带动开关S接通对应的电路，从而实现冷水、温水、热水之间切换。有关参数如下表。不考虑温度对电阻丝的影响，请回答下列问题：
（1）开关置于2时，水龙头放出的水是　
　（选填“冷”、“温”或“热”）水。此时电路中的电流时多大？
（2）水龙头放热水时，正常工作60s，消耗的电能是多少？
（3）R2的电阻是多大？
额定电压
220V
额定功率
温水
2200W
热水
3000W
7、如图甲是一种电暖壶，工作原理如图乙，切换开关可使电暖壶处于保温、高温和自动三种工作状态，其中温控设备的作用是当水加热至沸腾后能自动断电。电暖壶的部分参数如表中所示。已知R1＞R2，C水＝4.2×103J/（kg?℃）
装水容积
2.5L
额定电压
220V
保温功率
80W
加热功率
550W
（1）开关S在“3”位置时，电暖锅处于　
　状态。（选填“保温”“高温”或“自动”）
（2）高温档正常工作时，使2.5L水温度升高55℃需要21分钟，则该壶的效率为多少？
8、图甲是用来焊接PVC塑料管道的热熔器外观照片，其内部电路如图乙。S1是手动电源开关，S2是温控开关，作用是完成“加热模式”和“保温模式”之间的切换。L是指示灯（在S1闭合情况下L始终能正常发光），R1是限流电阻。如表是有关元件的物理参数。
（元件）项目
参数
（元件）项目
参数
电源电压
220V
L灯
0.1A，2W
加热功率
1210W（不含L及R1的功率）
R2
202Ω
（1）求R1的阻值；
（2）求保温功率（不含L和R1的功率）；
（3）求该热熔器（全电路）在保温模式下1min消耗的电能。
9、如图1示数是某家用热水器的电路原理图。烧水时，按下温控开关S和a、b接触，红色指示灯亮，加热档工作，电热管的功率是1100W．当水温升到设定温度t1时，温控开关接触点断开，电热管停止加热。当水温下降到设定温度t2时，S自动上升与接触点c接通，黄色指示灯亮，保温档工作，此时电路的功率是176W．当水温上升到设定温度t1时，温控开关触点断开，电热管停止加热。如此不断往复使水温保持在设定的温度范围内，（指示灯电阻很小，计算时可忽略不计）
（1）试分析R2在电路中所起的作用是　
　。
（2）求R1的阻值。
（3）图2是该热水器工作时温度随时间变化的图象，求30min内电热管消耗的电能。
10、如图所示是一种常见的电热水袋，图乙是它的结构示意图，其性能指标如表所示。请完成下列各题：
额定电压
额定加热功率
指示灯功率
袋内充水
自动断电温度
200V
500W
≤0.2W
1L
65℃
（1）请你计算电热水袋中充水的质量。
（2）给它通电，当达到断电温度时，水共吸收了2.1×105J的热量，袋内水的初温是多少？[Q＝cm（t﹣t0）其中c＝4.2×103J/（kg?℃）t为末温t0为初温]
（3）电热水袋此次在额定电压下通电10分钟指示灯熄灭，则电热水袋的发热效率是多少？
浙教版科学九年级上册“重、难点知识”精讲精练（四）
电热器类型一：多挡位家用电器相关计算
【方法指导】
电路中挡位问题解决思路：多挡位问题的实质是判断电路总电阻的大小．对于家庭电路，在不同挡位时总电压不变(220
V)，根据P＝U2/R知，总电阻最小时，总功率最大，用电器处于高温挡；总电阻最大时，总功率最小，用电器处于低温挡．
[拓展练习]
1.
小文同学用有预约功能的电饭煲为家人第二天早餐煲粥，经过待机、加热、保温3个过程，早餐前断开电源，电饭煲消耗的电功率随时间变化的图像如图甲所示，电饭煲加热过程消耗的电能是________kW·h.已知小文家电饭煲加热和保温部分基本电路原理如图乙所
示，S是接通家庭电路的开关，S1是自动开关，R1和R2为电阻不变的电热丝，则R2＝________Ω.0.88
220
2.
在厨房里安装如图甲所示俗称“小厨宝”的电热水龙头，使用起来非常方便．旋转手柄S可处于冷水挡a、温水挡b或热水挡c，它的简要工作电路如图乙所示，虚线方框内有“小厨宝”的两个发热电阻(未画出)，温水挡的发热电阻R1＝44
Ω，电源电压为220
V.
(1)当S旋到b挡位时，求通电10秒电流产生的热量．
(2)当S旋到c挡位时，水龙头的电功率为2
000
W，求此时发热电阻的总阻值．
(3)请你在虚线方框内画出发热电阻的电路，并连接到相应的挡位和“e”点．
解：(1)已知b挡为温水挡，有R1＝44
Ω、U＝220
V、t＝10
s
产生的热量Q＝I2R1t＝×44
Ω×10
s＝1.1×104
J
(2)已知：P＝2
000
W、U＝220
V
R总＝＝＝24.2
Ω
(3)如答图所示
类型二：实际应用类电路的相关计算
【方法指导】
(1)理解实际应用电路的工作过程．
(2)理解曲线图中横纵坐标的关系，并能与电路的工作过程相结合．
(3)结合设问和题中信息，根据所学公式求解即可．
【提分小练】
5.
某校科技小组设计了如图甲所示的汽车转向灯电路模型原理图，接通相应指示灯后，该指示灯会亮(正常发光)、暗(微弱发光)交替闪烁．电路中电源电压12
V不变，指示灯的规格均为“12
V　6
W”，R0为定值电阻，左转或右转指示灯单独闪烁时，R0两端实际电压随时间的变化规律如图乙所示．设指示灯的电阻不变，电磁铁线圈及衔铁的电阻值不计．求：
(1)指示灯的电阻；
(2)转向开关S与触点“3”和“4”接通时，指示灯正常发光状态下通过衔铁的电流；
(3)转向开关S与触点“2”和“3”接通时，指示灯微弱发光状态下的实际电功率；
(4)转向开关S与触点“4”和“5”接通时，指示灯交替闪烁工作1
min消耗的电能．
解：(1)由P＝UI，I＝得P＝，则指示灯的电阻：R1＝R2＝＝＝24
Ω
电源电压为12
V，转向开关S与触点“3”和“4”接通时，由于指示灯正常发光，则灯两端的电压为12
V；说明衔铁被吸下，即A、B触点接触，R0被短路，此时两个指示灯并联，指示灯正常发光时的电流：I01＝I02＝
0.5
A
则干路的电流：I＝I01＋I02＝0.5
A＋0.5
A＝1
A，即通过衔铁的电流为1
A
(3)转向开关S与触点“2”和“3”接通时，由于指示灯微弱发光，则衔铁弹起，即A、B触点分离，此时R0与指示灯L1串联，电压表测R0两端的电压，由乙图可知，此时R0两端的电压为9.6
V
则指示灯L1两端的电压：UL1＝U－UR0＝12
V－9.6
V＝2.4
V
故指示灯L1微弱发光状态下的实际电功率：＝＝0.24
W
(4)转向开关S与触点“4”和“5”接通时，指示灯L2与R0串联，指示灯交替闪烁工作时，由乙图可知：0～0.2
s时，R0两端的电压为0
V，指示灯正常发光；0.2
s～0.3
s时，R0两端的电压为9.6
V，指示灯微弱发光；一个周期为0.3
s，则1
min内，灯在两种状态消耗的电能：
指示灯正常发光消耗的电能：＝＝6
W×2/3×60
s＝240
J
指示灯L2微弱发光时其实际功率
′＝，
指示灯微弱发光消耗的电能：′＝′′＝0.24
W×1/3×60
s＝4.8
J
故指示灯交替闪烁工作1
min消耗的电能：W＝＋′＝240
J＋4.8
J＝244.8
J
例1、冬天，王同学使用电热毯时发现电热毯有高温档和低温档，于是他设计了电热毯的模拟电路图甲和乙（电热丝相当于电热毯内部发热电阻）。
（1）图甲中有定值电阻R1（置于电热毯外部），电热丝R2，请说明要使电热毯处于低温档时，开关S1、S2应处于什么状态？并写出低温档时电热毯发热电功率的表达式。
（2）图乙中有两根电热丝R2、R3，请说明要使电热毯处于高温档时，开关S1、S2应处于什么状态？并写出高温档时电热毯发热电功率的表达式。
（3）请指出你认为其中较好的电路，并说明理由。
【答案】（1）图甲中处于低温档时，S1闭合，S2断开；低温档时电热毯发热电功率的表达式为P＝（）2R2。
（2）图乙中处于高温档时，S1、S2均闭合；高温档时电热毯发热电功率的表达式为P。
例2、CFXB型热水杯的原理图如图所示，它有加热和保温两档，通过单刀双掷开关S进行调节，R0、R为电热丝。当开关S接加热档时，电路的功率为1000W，当开关S接保温档时，电路的总功率为44W，R0、R阻值恒定不变。
整壶水的质量
2kg
额定电压
220V
加热时的总功率
1000W
保温时的功率
44W
（1）在保温档正常工作时，电路中的电流是多少？
（2）电热丝R0、R的阻值多大？
【答案】解：（1）由表格数据可知，保温时的功率为44W，
由P＝UI可得，保温档正常工作时，电路中的电流：
I保温0.2A；
（2）由图可知，S接2时只有R0接入电路，电路的电阻最小，由P可知，电路消耗的功率最大，为加热状态，
由P可得R0的电阻：
R048.4Ω，
S接1时两电阻串联，总电阻最大，由P可知，总功率最小，为保温状态，
总电阻：R总＝R0+R1100Ω，
所以R的阻值：R＝R总﹣R0＝1100Ω﹣48.4Ω＝1051.6Ω。
答：（1）在保温档正常工作时，电路中的电流是0.2A；
（2）电热丝R0、R的阻值分别是48.4Ω和1051.6Ω。
【考点精练】
1、如图是一个电热毯的简化电路图，电源电压为220V，R1是发热电阻，R2是阻值为616Ω的分压电阻，S控制电热毯工作状态的开关。S转到触点1为断开状态；S转到点2为低温状态；S转到触点3为高温状态，此时功率为100W。
（l）当开关S转到触点3时。电热毯的发热电阻R1是多少Ω？
（2）当开关S转到触点2时，通过电路的电流是多少安？发热电阻R1消耗的功率是多少瓦特？
【答案】解：（1）当开关S转到触点3时，根据公式P，电热毯的发热电阻：
R1484Ω；
（2）当开关S转到触点2时，两电阻串联，根据电阻的串联和欧姆定律，电路的电流：
I0.2A，
发热电阻R1消耗的功率：
P1＝I2R1＝（0.2A）2×484Ω＝19.36W。
答：（l）当开关S转到触点3时。电热毯的发热电阻R1是484Ω；
（2）当开关S转到触点2时，通过电路的电流是0.2安；发热电阻R1消耗的功率是19.36瓦特。
2、如图，电热水器有加热和保温两种状态（由机内温控开关S2自动控制），
水箱容量
2L
额定电压
220V
加热时总功率
605W
保温时总功率
55W
（1）开关S1、S2均闭合时，热水器处于哪种工作状态？
（2）电阻R1、R2的阻值分别是多少？
（3）利用原有电路元件，设计出另一种能够实现加热和保温两种工作状态的实用电路（由机内温控开关S2自动控制）。画出设计的电路图，算出加热时总功率和保温时总功率。
【答案】解：（1）当S1、S2均闭合时，R1和R2并联，并联后总电阻减小，
由P可得，此时发热量多，故此时热水器处于加热状态时；
（2）保温时，只有R1接入电路，则由功率公式可得：R1880Ω，
加热时总功率为605W，则由功率公式得，电路中的总电阻为：R总80Ω；
将R1＝880Ω，R总＝80Ω代入
，
解得R2＝88Ω。
（3）要使能实现“机内温控开关S2自动控制”，除了题目所给的方法之外还可以将两电阻串联，将开关与R1并联，则也可以起到加热和保温两种功率，答案如图：
当S2闭合时，电路为加热状态，加热功率：
P′550W；
当S2断开时，电路为加热状态，
根据电阻的串联，R串＝R2+R1＝88Ω+880Ω＝968Ω．保温时总功率：
P″50W。
答：（1）开关S1、S2均闭合时，热水器处于加热状态；
（2）电阻R1、R2的阻值分别是880Ω和80Ω；
（3）如上电路图，加热时总功率为550W，保温时总功率为50W。
3、某电热水器的额定电压为220V，有高温和低温两个档位，低温档的电功率为550W，其内部电路由发热电阻R1和R2组成，R1＝2R2，简化电路如图所示。
（1）R1的电阻是多大？
（2）高温档的电功率是多大？
（3）在额定电压下，高温档工作时将40kg、初温20℃的水加热至60℃需要多长时间？不计热量损失，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg?℃）
【答案】解：
（1）由电路图可知，只闭合开关S1时，电路为R1的简单电路，此时电路中的总电阻较大（比并联的总电阻大），电热水器的总功率小，处于低温档，
由P＝UI可得，R1的电阻：
R188Ω；
（2）由电路图可知，闭合开关S1、S2时，R1与R2并联，电热水器处于高温档，
由R1＝2R2可得，R2的阻值：
R2R188Ω＝44Ω，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，R2的电功率：
P21100W，
则高温档的电功率：
P高＝P低+P2＝550W+1100W＝1650W；
（3）将40kg、初温20℃的水加热至60℃时水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×40kg×（60℃﹣20℃）＝6.72×106J，
不计热量损失，则电热水器消耗的电能：
W＝Q吸＝6.72×106J，
由P可得，需要的加热时间：
t′4072.7s。
答：（1）R1的电阻是88Ω；
（2）高温档的电功率是1650W；
（3）在额定电压下，高温档工作时将40kg、初温20℃的水加热至60℃需要4072.7s。
4、近年冬天，越来越多的人在使用电热桌垫（如图甲）．好奇的小东同学很想知道它的发热原理，查看说明书后发现：该电热桌垫由12伏电源供电，发热部分由两根电热丝组成，调温档有关、低温、高温三档。
（1）小东设计了如图乙的电路，当调温档处于高温档时，开关S1和S2的闭合和断开情况是　
　。
（2）该电热桌垫的实际电路如图丙所示，已知R1为6欧，R2为4欧，当电热桌垫处于低温档时，求1分钟内产生的热量是多少焦？（不考虑温度的变化对电阻的影响）
（3）求该电热桌垫消耗的最大功率是多少瓦？
【答案】解：（1）当调温档处于高温档时，电热桌垫的功率最大，
由P可知，电路中的总电阻最小，
由电路图可知，开关S1、S2均闭合时，电路为R2的简单电路，电路中的总电阻最小；
（2）当电热桌垫处于低温档时，电路为R2的简单电路，1分钟内产生的热量：
Q2＝W2t60s＝2160J；
（3）R1与R2同时工作时，该电热桌垫的功率最大，
因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，
所以，电路中的总电阻：
R2.4Ω，
最大功率：
P60W。
答：（1）开关S1、S2均闭合；
（2）当电热桌垫处于低温档时，1分钟内产生的热量是2160J；
（3）该电热桌垫消耗的最大功率是60W
5、几千年来中国的厨艺最讲究的就是“火候”二字。现在市面上流行如图1所示的新型电饭锅，采用了“聪明火”技术，电脑智能控温、控压，智能化控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的口感和营养，其简化电路如图2甲所示。R1和R2均为电热丝，S是自动控制开关。把电饭锅接入220V的电路中，用电饭锅的“聪明火”煮米饭，电饭锅工作时的电流随时间变化的图象如图2乙所示。
（1）求电热丝R2的阻值（计算结果保留一位小数）；
（2）这个电饭锅在0﹣15min把质量为1.1kg的米饭由20℃加热到100℃，求电饭锅在这段时间内加热的效率[c米饭＝4.2×103J/（kg?℃）]。
【答案】解：（1）当开关S闭合时，R1短路，R2单独工作，电路中电阻最小处于加热状态，由图乙可知此时的电流为I＝3A，
由I得：R273.3Ω；
（2）米饭吸收的热量为：Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1.1kg×（100℃﹣20℃）＝3.696×105J，
0～15min消耗的电能为：
W总＝W1+W2＝UI1t1+UI2t2＝220V×3A×10×60s+220V×2A×5×60s＝5.28×105J，
电饭锅的加热效率为：η100%100%＝70%。
答：（1）求电热丝R2的阻值73.3Ω；
（2）电饭锅在这段时间内加热的效率70%。
6、图甲是某款电热水龙头。即开即热、冷热兼用。图乙是它的原理电路。R1、R2为电热丝，通过旋转手柄带动开关S接通对应的电路，从而实现冷水、温水、热水之间切换。有关参数如下表。不考虑温度对电阻丝的影响，请回答下列问题：
（1）开关置于2时，水龙头放出的水是　
　（选填“冷”、“温”或“热”）水。此时电路中的电流时多大？
（2）水龙头放热水时，正常工作60s，消耗的电能是多少？
（3）R2的电阻是多大？
额定电压
220V
额定功率
温水
2200W
热水
3000W
【答案】解：（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；
由P＝UI得：此时电路工作电流I保10A。
（2）水龙头放热水时，消耗的电能W＝P热t＝3000W×60s＝1.8×105J。
（3）加热状态下，电阻R1、R2并联，R2消耗的电功率P2＝P热﹣P温＝3000W﹣2200W＝800W，
根据P可知：
电阻R260.5Ω。
答：（1）温；此时电路工作电流为10A。
（2）水龙头放热水时，消耗的电能为1.8×105J。
（3）R2的电阻是60.5Ω。
7、如图甲是一种电暖壶，工作原理如图乙，切换开关可使电暖壶处于保温、高温和自动三种工作状态，其中温控设备的作用是当水加热至沸腾后能自动断电。电暖壶的部分参数如表中所示。已知R1＞R2，C水＝4.2×103J/（kg?℃）
装水容积
2.5L
额定电压
220V
保温功率
80W
加热功率
550W
（1）开关S在“3”位置时，电暖锅处于　
　状态。（选填“保温”“高温”或“自动”）
（2）高温档正常工作时，使2.5L水温度升高55℃需要21分钟，则该壶的效率为多少？
【答案】解：（1）由题意可知，R1＞R2，
由P可知，当U不变时，电阻越小，功率越大，
所以，开关S在“3”位置时，消耗的电功率最小，处于保温保温状态；
（2）水的体积：
V＝2.5L＝2.5dm3＝2.5×10﹣3m3，
由ρ可得，水的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2.5×10﹣3m3＝2.5kg，
则水吸收的热量：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×2.5kg×55℃＝5.775×105J，
由P可得，消耗的电能：
W＝Pt＝550W×21×60s＝6.93×105J，
该壶的效率：
η100%100%≈83.3%。
答：（1）保温；
（2）该壶的效率为83.3%。
8、图甲是用来焊接PVC塑料管道的热熔器外观照片，其内部电路如图乙。S1是手动电源开关，S2是温控开关，作用是完成“加热模式”和“保温模式”之间的切换。L是指示灯（在S1闭合情况下L始终能正常发光），R1是限流电阻。如表是有关元件的物理参数。
（元件）项目
参数
（元件）项目
参数
电源电压
220V
L灯
0.1A，2W
加热功率
1210W（不含L及R1的功率）
R2
202Ω
（1）求R1的阻值；
（2）求保温功率（不含L和R1的功率）；
（3）求该热熔器（全电路）在保温模式下1min消耗的电能。
【答案】解：
（1）由图可知，灯L与R1串联在照明电路中，L正常发光，
由P＝UI得灯泡L的额定电压：UL20V，
因为串联电路的电压等于各部分电路两端的电压之和，
所以R1两端的电压：U1＝U﹣UL＝220V﹣20V＝200V，
由I得R1的阻值：R12000Ω；
（2）S2闭合时，电阻R2被短路，只有电热丝R3工作，总电阻最小，处于加热状态；
由P得R3的阻值：R340Ω；
S2断开时，电阻R2与R3串联，总电阻最大，处于保温状态；
根据串联电路的总阻值等于串联的电阻之和得：
R保＝R2+R3＝202Ω+40Ω＝242Ω，
则保温功率：P保200W；
（3）该热熔器（全电路）在保温模式下，总功率为：
P总＝PL+P1+P保＝UIL+P保＝220V×0.1A+200W＝222W，
由P可得，总共消耗的电能：W总＝P总t＝222W×60s＝13320J。
答：（1）R1的阻值为2000Ω；
（2）保温功率为200W；
（3）该热熔器（全电路）在保温模式下1min消耗的电能为13320J。
9、如图1示数是某家用热水器的电路原理图。烧水时，按下温控开关S和a、b接触，红色指示灯亮，加热档工作，电热管的功率是1100W．当水温升到设定温度t1时，温控开关接触点断开，电热管停止加热。当水温下降到设定温度t2时，S自动上升与接触点c接通，黄色指示灯亮，保温档工作，此时电路的功率是176W．当水温上升到设定温度t1时，温控开关触点断开，电热管停止加热。如此不断往复使水温保持在设定的温度范围内，（指示灯电阻很小，计算时可忽略不计）
（1）试分析R2在电路中所起的作用是　
　。
（2）求R1的阻值。
（3）图2是该热水器工作时温度随时间变化的图象，求30min内电热管消耗的电能。
【答案】解：
（1）由电路图知：电阻R2与指示灯串联，电阻R2在电路中起分压作用，可以避免指示灯两端电压太大而烧坏指示灯，因此电阻R2是一个保护电阻，保护指示灯不被烧坏；
（2）由电路图知：当温控开关S和a、b接触时，只有电热管接入电路，此时热水器处于加热状态，
由P可得电热管的电阻：
R44Ω；
开关S与c点接触时，电阻R1与电热管串联接入电路，此时热水器处于保温状态，
由P可知热水器处于保温状态时，由P＝UI可得此时电路中电流：
I0.8A，
此时电路总电阻：R总275Ω，
则电阻R1的阻值R1＝R总﹣R＝275Ω﹣44Ω＝231Ω；
（3）由温度﹣时间图象知：在前t1＝5min＝300s内热水器处于加热状态，功率P加热＝1100W，
在5min～15min、20min～30min内热水器停止工作，在15min～20min内热水器处于保温状态，
此时电热管功率：P电热管＝I2R＝（0.8A）2×44Ω＝28.16W，保温时间t2＝20min﹣15min＝5min＝300s，
在30min内电热管消耗的电能：
W＝W1+W2＝P加热t1+P保温t2＝1100W×300s+28.16W×300s＝338448J；
答：（1）电阻R2在电路中所起保护作用，避免指示灯被烧坏；
（2）R1的阻值为231Ω；
（3）30min内电热管消耗的电能是338448J。
10、如图所示是一种常见的电热水袋，图乙是它的结构示意图，其性能指标如表所示。请完成下列各题：
额定电压
额定加热功率
指示灯功率
袋内充水
自动断电温度
200V
500W
≤0.2W
1L
65℃
（1）请你计算电热水袋中充水的质量。
（2）给它通电，当达到断电温度时，水共吸收了2.1×105J的热量，袋内水的初温是多少？[Q＝cm（t﹣t0）其中c＝4.2×103J/（kg?℃）t为末温t0为初温]
（3）电热水袋此次在额定电压下通电10分钟指示灯熄灭，则电热水袋的发热效率是多少？
【答案】解：（1）电热水袋中充水的体积：
V＝1L＝1dm3＝1×10﹣3m3，
由ρ可得，电热水袋中充水的质量：
m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg；
（2）由Q吸＝cm（t﹣t0）可得，袋内水的初温：
t0＝t65℃15℃；
（3）由P可得，电热水袋在额定电压下通电10min消耗的电能：
W＝Pt＝500W×10×60s＝3×105J，
则电热水袋的发热效率：
η100%100%＝70%。
答：（1）请你计算电热水袋中充水的质量1kg。
（2）给它通电，当达到断电温度时，水共吸收了2.1×105J的热量，袋内水的初温是15℃；
（3）电热水袋此次在额定电压下通电10分钟指示灯熄灭，则电热水袋的发热效率是70%。
浙教版科学九年级上册“重、难点知识”精讲精练（四）
电热器

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