陜西省2024年物理中考熱點(diǎn)備考重難專題：擋位類電熱器相關(guān)計(jì)算（課后練習(xí)）

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(1)湯鍋處于保溫?fù)鯐r(shí)溫控開關(guān)S2應(yīng)處于________狀態(tài)；
(2)R2的電阻為多少？
(3)為了適應(yīng)不同食材的烹煮條件，小明在不改變其內(nèi)部電路元件的前提下對電路的連接方式進(jìn)行了改裝，如圖丙所示，改裝后的多功能湯鍋有三個(gè)擋位(高溫?fù)酢⒅袦負(fù)鹾偷蜏負(fù)?，求新改進(jìn)的高溫?fù)豕ぷ?0 min消耗多少度電？
(4)在某次使用湯鍋燉湯時(shí)小明發(fā)現(xiàn)湯鍋很熱，但鍋連接的導(dǎo)線幾乎不熱，請你利用所學(xué)的知識解釋這一現(xiàn)象.
實(shí)戰(zhàn)演練
1.(2021陜西22題)某型號煎烤機(jī)有上下兩個(gè)加熱盤，由兩個(gè)開關(guān)控制其工作狀態(tài).R1為下盤電熱絲.R2為上盤電熱絲，兩電熱絲阻值相等，煎烤機(jī)的最大額定功率為2 200 W.如圖為煎烤機(jī)的內(nèi)部簡化電路圖(不考慮溫度對電熱絲阻值的影響).
(1)按照安全用電的要求，將a、b兩點(diǎn)接入家庭電路，完成連線.
第2題圖
(2)煎烤機(jī)正常工作時(shí)電路中的最大電流是多少？以最大額定功率工作時(shí)，1 min消耗多少電能？
(3)電熱絲R1的阻值是多大？
2.(2023中考壓軸題)某同學(xué)新買的電熱飯盒，圖甲是它的內(nèi)部電路圖.R1、R2都是加熱電阻(R1＜R2)，R1的阻值為242 Ω.開關(guān)S可控制“加熱”、“保溫”或“斷開”狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，保溫?fù)醯墓β适?4 W.
第2題圖
(1)當(dāng)開關(guān)S接2時(shí)，電熱飯盒處于________(選填“加熱”或“保溫”)擋.
(2)加熱擋的功率.
(3)R2的阻值.
(4)當(dāng)開關(guān)S接1時(shí)，通電10 min消耗的電能.
(5)在用電高峰期，該同學(xué)斷開家中其他用電器，只讓電熱飯盒處于工作狀態(tài)，1 min能使圖乙所示的電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過9轉(zhuǎn)，則電熱飯盒的實(shí)際功率為多少？
創(chuàng)新考法
3.如圖甲所示為學(xué)生進(jìn)行坐位體前屈考試的情景，通過手指推動(dòng)擋板在刻度尺上移動(dòng)的距離得出成績. 課后同學(xué)們討論，能不能設(shè)計(jì)出一個(gè)自動(dòng)顯示成績的儀器，在老師的指導(dǎo)下，同學(xué)們利用實(shí)驗(yàn)室器材設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路，電源電壓為6 V，電阻R1為一根長30 cm粗細(xì)均勻的電阻絲，其阻值與長度的關(guān)系如圖丙所示，R2的阻值為30 Ω.
(1)若推板推得越遠(yuǎn)，顯示的示數(shù)越大，則應(yīng)將________(選填“電壓”或“電流”)表作為顯示器.
第3題圖
(2)擋板在10 N力的作用下前進(jìn)了10 cm，則手對擋板做的功為多少？
(3)某同學(xué)進(jìn)行測量時(shí)，電壓表的示數(shù)為1.5 V，則擋板向左移動(dòng)了多少？
4. 如圖甲所示為電子體重測量儀的原理，其中金屬彈簧上端和滑動(dòng)變阻器R′(最大值為20 Ω)的滑片焊接在一起，下端與電壓表的一端及開關(guān)連接.R0為保護(hù)電阻，其阻值大小為5 Ω. 重力大小可通過電壓表示數(shù)來轉(zhuǎn)換，電源的電壓為12 V.(g取10 N/kg)
(1)小華雙腳站立在平臺上，觀察電壓表的示數(shù)為U雙，然后抬起一只腳，觀察電壓表的示數(shù)為U單，則U雙________(選填“大于”“小于”或“等于”)U單.
第4題圖
(2)已知小華質(zhì)量為60 kg，平臺所受壓力F與變阻器接入電路的阻值之間的關(guān)系如圖乙所示，求稱量小華體重時(shí)，電壓表的示數(shù).
(3)在稱量小紅的體重時(shí)，電壓表示數(shù)為8 V，則小紅的質(zhì)量是多少kg?
擋位類電熱器相關(guān)計(jì)算
典例精講
例 (1)斷開 【解析】由I＝ eq \f(U,R) 、P＝UI得P＝ eq \f(U2,R) 可知，當(dāng)電路中電阻越大時(shí)，多功能湯鍋的功率越??；則分析電路圖可知，當(dāng)S1閉合S2斷開時(shí)，R1、R2串聯(lián)，為保溫?fù)?
解：(2)當(dāng)S1、S2均閉合時(shí)，電路為R2的簡單電路，為加熱擋；則R2的阻值
R2＝ eq \f(U2,P加熱) ＝ eq \f(（220 V）2,1 100 W) ＝44 Ω
(3)分析圖乙可知，當(dāng)多功能湯鍋處于保溫?fù)鯐r(shí)電路中的總電阻
R總＝ eq \f(U2,P保溫) ＝ eq \f(（220 V）2,220 W) ＝220 Ω
由串聯(lián)電路電阻規(guī)律可知R1的阻值R1＝R總－R2＝220 Ω－44 Ω＝176 Ω
分析圖丙可知，當(dāng)S、S1閉合時(shí)，電路為R1的簡單電路，此時(shí)為低溫?fù)?；?dāng)S、S2閉合時(shí)，電路為R2的簡單電路，為中溫?fù)?；?dāng)S、S1、S2均閉合時(shí)，R1、R2并聯(lián)，為高溫?fù)酰桓邷負(fù)醯墓β?br>P高溫＝ eq \f(U2,R1) ＋ eq \f(U2,R2) ＝ eq \f(（220 V）2,176 Ω) ＋ eq \f(（220 V）2,44 Ω) ＝1 375 W
多功能湯鍋以新高溫?fù)豕ぷ?0 min消耗的電能
W′＝P高溫t′＝1 375 W×10×60 s＝8.25×105 J
(4)湯鍋與導(dǎo)線串聯(lián)，通過它們的電流相等，鍋內(nèi)發(fā)熱電阻的阻值比導(dǎo)線阻值大很多，根據(jù)Q＝I2Rt可知，發(fā)熱電阻產(chǎn)生的熱量比導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量多得多，所以與其相連接的導(dǎo)線幾乎不熱.
實(shí)戰(zhàn)演練
1.【思路分析】
(1)如答圖所示
【解析】為了用電安全，控制用電器的開關(guān)應(yīng)接在火線與用電器之間，所以電路連接如答圖所示.
解：(2)由P＝UI可得，煎烤機(jī)正常工作時(shí)，電路中的最大電流I＝eq \f(P,U)＝eq \f(2 200 W,220 V)＝10 A
由P＝eq \f(W,t)得，煎烤機(jī)以最大額定功率工作時(shí)，1 min消耗的電能W＝Pt＝2 200 W×1×60 s＝1.32×105 J
(3)當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，R1與R2并聯(lián)，煎烤機(jī)以最大額定功率工作，由于R1＝R2得，P1＝P2
電熱絲R1的額定功率P1＝eq \f(P,2)＝eq \f(2 200 W,2)＝1 100 W
由P＝UI、I＝eq \f(U,R)得
電熱絲R1的阻值R1＝eq \f(U2,P1)＝eq \f(（220 V）2,1 100 W)＝44 Ω
2. (1)保溫
【解析】加熱電阻R1＜R2，由P＝UI＝ eq \f(U2,R) 可得，開關(guān)S接2時(shí)，只有R2接入電路，此時(shí)為保溫?fù)?；?dāng)開關(guān)S接1時(shí)，只有R1接入電路，此時(shí)為加熱擋.
(2)加熱擋的功率
P加熱＝ eq \f(U2,R1) ＝ eq \f(（220 V）2,242 Ω) ＝200 W
(3)由P＝UI＝ eq \f(U2,R) 可得，R2的阻值
R2＝ eq \f(U2,P保溫) ＝ eq \f(（220 V）2,44 W) ＝1 100 Ω
(4)由P＝ eq \f(W,t) 得，通電10 min消耗的電能
W′＝P加熱t(yī)＝200 W×10×60 s＝1.2×105 J
(5)由圖乙可知，消耗的電能W″＝ eq \f(n′,N) ＝ eq \f(9 r,3 000 r) kW·h＝0.003 kW·h
則電熱飯盒的實(shí)際功率P實(shí)＝ eq \f(W″,t′) ＝ eq \f(0.003 kW·h,\f(1,60) h) ＝0.18 kW＝180 W
創(chuàng)新考法
3. (1)電流
解：(2)手對擋板做的功
W＝Fs＝10 N×0.1 m＝1 J
(3)由串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)可知，當(dāng)電壓表示數(shù)為1.5 V時(shí)，R2兩端的電壓
U2＝U－U1＝6 V－1.5 V＝4.5 V
電路中的電流
I＝ eq \f(U2,R2) ＝ eq \f(4.5 V,30 Ω) ＝0.15 A
此時(shí)電阻R1接入電路中的阻值
R1＝ eq \f(U1,I) ＝ eq \f(1.5 V,0.15 A) ＝10 Ω
由圖丙可知，此時(shí)R1接入電路中的長度為10 cm，則擋板向左移動(dòng)了30 cm－10 cm＝20 cm
4. (1)等于
解：(2)平臺所受壓力
F＝G＝mg＝60 kg×10 N/kg＝600 N
F＝600 N時(shí)，變阻器接入電路的阻值為15 Ω
串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，則此時(shí)電路中的電流
I＝ eq \f(U,R0＋R′) ＝ eq \f(12 V,5 Ω＋15 Ω) ＝0.6 A
電壓表的示數(shù)
UR′＝IR′＝0.6 A×15 Ω＝9 V
(3)在稱量小紅的體重時(shí)，電壓表示數(shù)為8 V，根據(jù)串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和可得，R0兩端的電壓
U0＝U－U′＝12 V－8 V＝4 V
串聯(lián)電路中各處的電流相等，
則 eq \f(U′,R″) ＝ eq \f(U0,R0) ，即 eq \f(8 V,R″) ＝ eq \f(4 V,5 Ω)
解得：R″＝10 Ω
由圖乙可知，對應(yīng)的壓力即小紅的重力為400 N
由G＝mg可得，小紅的質(zhì)量
m′＝ eq \f(G′,g) ＝ eq \f(400 N,10 N/kg) ＝40 kg
擋位
加熱擋
保溫?fù)?br>功率P/W
1 100
220
求解
題干信息
所用公式
(2)煎烤機(jī)正常工作時(shí)，電路中的最大電流是多少？以最大額定功率工作時(shí)，1 min消耗多少電能？
煎烤機(jī)的最大額定功率為2 200 W，R1和R2兩電熱絲阻值相等
P＝UI
P＝eq \f(W,t)
(3)電熱絲R1的阻值是多大？
I＝eq \f(U,R)