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电功率多档位问题
类型1.电热器的多档位问题
根据电功率的公式 可知,当电压一定时,电阻越小,电功率越大;电阻越大,电功率越小。
阻小温高功率大,阻大温低功率小。
例1.如图所示,电阻R>R ,电源电压均为U,在相同时间内,图甲电路中电阻产生的总热量为 Q ,
1 2 甲
图乙电路中电阻产生的总热量为Q ,图丙电路中电阻产生的总热量为Q ,图丁电路中电阻产生的总热
乙 丙
量为Q ,则( )
丁
A.Q >Q >Q >Q B.Q >Q >Q >Q
甲 乙 丙 丁 丁 丙 乙 甲
C.Q >Q >Q >Q D.Q >Q >Q >Q
丁 甲 乙 丙 甲 丙 乙 丁
答案:C。
例 2.电源电压不变时,在相同的时间内,两电阻串联时总电阻最________,产生的总热量最
________,发热功率最________; 两电阻并联时总电阻最________产生的总热量最________,发热功率
最________。如果电热器处于两电阻串联的状态,则电热器一般处于________(选填“高”“中”或
“低”)档位;如果电热器处于两电阻并联的状态,则电热器一般处于________(选填“高”“中”或
“低”)档位。
答案:大;小;小;小;多;大;低;高。
例3.如图所示是电热水壶的工作电路图,闭合开关 S,当电热水壶处于加热状态时,开关 S 处于
2
________状态。若电热水壶在加热状态时的功率为 1210W,则电阻R=________Ω。如果保温状态下电热
1
水壶的总功率是加热状态时的10%,则保温状态下R 的电功率为________W。
2
答案:闭合;40;108.9。
例4.如图所示是某种电热器工作的部分电路图,电源电压U=220V不变,两根电热丝的电阻关系为
R=2R ,通过旋转扇形开关 S,接触不同触点,实现高、低两个挡位的转换,低温挡时的发热功率为
1 2
440W。求:
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(1)R 和R 的电阻值。
1 2
(2)电热器处于高温挡时的总功率。
(3)如果在高温挡下工作7 min产生的热量全部被水吸收,在标准大气压下这些热量能够让2 kg、
40 ℃的水温度升高多少。[水的比热容为c=4.2×103 J(kg·℃)]
解析:(1)R=110Ω,R=55Ω
1 2
S接bc,仅R 接入电路阻值最大,功率最小,低温档
1
,
(2)P=1320W
S接cd,R、R 并联,阻值最小,功率最小,高功档
1 2
U2 220V2
P 880W
2 R 55
2
发热总功率:P=P+P=1320W
1 2
(3)高温挡下工作7 min产生的热量:Q =W=Pt=1320W×420s=5.544×105J
放
水吸收的热量:Q =Q =5.544×105J
吸 放
理论上水的末温:t =106℃
末
标准大气压下水的沸点为100℃,水沸腾过程中水温不再升高,因此温度升高100℃-40℃=60℃
例5.智能加热眼罩电路有高、中、低三挡并可手动调节,其额定电压为6V,低温挡、中温档的额定
功率分别为3W和6W。利用所学的电学知识她设计了一个如图所示的等效电路,用两定值电阻 R 和R
1 2
表示两电热丝,单刀双掷开关S 可接a或b。当智能加热眼罩正常工作时,求:
1
(1)低温档加热的电流。
(2)电阻R 的阻值。
1
(3)高温挡加热的额定功率。
解析:(1)P=UI→
(2)S 闭合,S 接b→中温档,R =R
2 1 总 1
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→
(3)S 断开,S 接b→低温档→R、R 串联,R =R+R
2 1 1 2 总 1 2
,R=R -R=6Ω
2 总 1
S 闭合、S 接a→高温档, →
2 1
类型2.用电器的多档位问题
常见的家用小电器处于不同的工作状态时,电动机和电热丝单独工作或同时工作,从而实现多档位
的工作需要。
例1.小明买了一台全自动豆浆机。豆浆机外部是一个金属圆环形状的电热管,负责对液体加加热煮
沸。左表是这个豆浆机的主要技术参数。右图是豆浆机正常工作做一次豆浆的过程中电热管和电动机交
替工作的P-t图像。请解答下列问题:
型号t SYL-624 图像
额定电压 220V
频率 50Hz
电动机功率 120W
加热功率 1210W
容量 1000mL
(1)由右图可知,豆浆机中的电动机和电热管的连接方式是________。电热管工作时把电能转化为
_______能。
(2)豆浆机中电热管的电阻是多大?
(3)豆浆机正常工作做一次豆浆,总共消耗的电能是多少?
解析:(1)由图可知,电流分别流经电动机和电热管,所以电动机和电热管的连接方式是并联;加
热时,电能转化为内能。
(2)电热管工作时的电功率:P=1210W,由P=UI可得,通过的电流:
1
(3)由图丙可知豆浆机正常工作做一次豆浆,电动机的工作时间为t=2min=120s,电热管的工作时
1
间为t= 9min= 540s,电动机消耗的电能:W=Pt= 120W×120s = 14400J
2 1 11
电热管消耗的电能:W=Pt= 1210W×540s = 653400J
2 22
总功消耗的电能:W=W+W=14400J+653400J=667800J
1 2
(4)豆浆机在加热状态下1 min内实际消耗的电能:
豆浆机的实际功率:
例2.某简易电吹风简化电路如下图所示,其主要技术参数如下表,在家庭电路中使用该电吹风,通
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过计算回答:
额定电压 220V
热风时:990W
额定功率
冷风时:110W
(1)当电吹风吹冷风时,通过电动机的电流。
(2)电热丝的电阻。
(3)若用此吹风机热风挡5 min把头发吹干,则电热丝产生的热量是多少?
解析:(1)冷风→电热丝不工作→开关接B、C,只有电动机工作,
由P=UI可得,吹冷风时,通过电动机的电流:
(2)热风→电热丝、电动机同时工作→开关接A、B,二者并联
电热丝的功率:P =P -P = 990W-110W= 880W
R 热 冷
(3)Q= W= P t= 880W×5×60s= 2.64×105J
R
Q= 2.64x105J
例3.佳佳给奶奶买了一款足浴盆。这款足浴盆工作时的简化电路如图所示,它有加热功能和按摩功
能。电动机线圈电阻为4Ω,加热电阻正常工作时电功率为1 kW,电源电压为220V稳定不变。问:
(1)启动按摩功能时,电动机启动,通过电动机线圈的电流为0.1 A。按摩20 min电动机线圈产生
的热量是多少?
(2)加热电阻正常工作时的电阻是多少?
(3)足浴盆中体积为 4 L、初温为20℃的水升高至40℃,水吸收的热量为多少?若加热时间为
420s。它的加热效率为多少? [c =4.2×103J/(kg·℃)]
水
解析:(1)Q= I2Rt=(0.1 A)2×4Ω×20×60s= 48J
(2) →
(3)4L=4×103m3,由密度公式 →m=ρV=1.0×103 kg/m3×4×10-3 m3=4 kg
吸收的热量:Q = c mΔt= 4.2×103J/(kg·℃)×4 kg×(40℃-20℃)= 3.36×105J
吸 水
W= Pt′= 1000W×420s=4.2×105J
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Q 3.36105J
吸 =80%
W 4.2105J
则:
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