第二十一讲　电功率　第6课时　家用电器挡位问题

第一轮　中考考点梳理第五部分　电磁学第二十一讲　电功率第6课时　家用电器挡位问题,如图甲所示是小伟家购买的电烧杯，它的原理图如图乙所示，其中R1和R2均为加热丝，该电烧杯烧水时有快挡和慢挡两种挡位，铭牌如表所示。[c水＝4.2×103J/（kg·℃）]甲乙额定电压220V电烧杯容量0.5L慢挡额定功率400W快挡额定功率600W,（1）求电阻R1的阻值；解：（1）开关S闭合、S1断开时，电路中只有R1工作，处于慢挡；S和S1都闭合时，电阻R1与R2并联，电路的总电阻最小，由P＝可知，功率最大，处于快挡。由表可知，慢挡功率P慢＝400W由P＝可知，R1＝＝＝121Ω,（2）电烧杯中装满的水从20℃升高到100℃，求水吸收的热量；解：（2）水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×0.5×10－3m3＝0.5kg水吸收的热量：Q＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg·℃）×0.5kg×（100℃－20℃）＝1.68×105J,（3）小伟关闭其他用电器，让电烧杯在快挡下工作，观察到标有“2500r/（kW·h）”的电能表在5min内转动了100转，求此时电烧杯快挡的实际功率。解：（3）电能表在5min内转动100转消耗的电能：W＝kW·h＝0.04kW·h电烧杯快挡的实际功率：P实＝＝＝0.48kW＝480W,（2024·重庆B卷）如图甲所示是我市某公园的便民饮水点及其饮水机内部电路简化图，其中R1的阻值为48.4Ω，R1和R2均为阻值不变的电热丝，饮水机有加热和保温两挡，正常工作时，保温挡功率为110W。【c水＝4.2×103J/（kg·℃）】,（1）求饮水机在保温挡正常工作时的电流；解：（1）饮水机在保温挡正常工作时的电流：I保温＝＝＝0.5A（2）当只有饮水机工作时，将3kg水从10℃加热到100℃，加热前后公园安装的数字式电能表示数如图乙所示，求饮水机的加热效率η；,解：（2）水吸收的热量：Q吸＝c水m（t－t0）＝4.2×103J/（kg·℃）×3kg×（100℃－10℃）＝1.134×106J消耗的电能：W＝1862.59kW·h－1862.24kW·h＝0.35kW·h＝1.26×106J加热效率：η＝×100％＝×100％＝90％,（3）为节能减排，相关部门计划在该公园安装如图丙所示的太阳能电池为饮水机供电。已知晴天1m2太阳能电池一天能发电0.4kW·h，要求所有太阳能电池晴天一天的发电量能供饮水机使用3天。饮水机每天正常工作加热时间计为3h，保温时间计为8h，求至少要安装多大面积的太阳能电池。,解：（3）S1闭合时，只有R1工作，为加热挡，加热挡功率：P加热＝＝＝1000W＝1kW每天加热3h消耗的电能：W加热＝P加热t加热＝1kW×3h＝3kW·h保温挡功率：P保温＝110W＝0.11kW每天保温8h消耗的电能：W保温＝P保温t保温＝0.11kW×8h＝0.88kW·h,每天需消耗电能：W'＝W加热＋W保温＝3.88kW·h3天需消耗电能：W总＝3.88kW·h×3＝11.64kW·h需太阳能电池板的面积：S＝＝29.1m2,（2024·一中）随着生活质量的提升，各类空气炸锅、电烤箱、烧烤炉走进了千家万户，小明家新买了一个三挡位的电烤箱，小明研究电烤箱加热板部分，画出了其简化电路如图甲所示，R1、R2是定值电阻，可通过旋转开关实现高、中、低挡位切换。电烤箱的相关参数如表格所示。额定电压220V高温挡功率中温挡功率800W低温挡功率440W,（1）电烤箱在低温挡正常工作时的电流为多少？解：（1）电烤箱在低温挡正常工作时的电流：I低＝＝＝2A,（2）电烤箱中R2的阻值是多少？解：（2）当旋转开关接1时，R1、R2串联，电烤箱处于低温挡；当旋转开关接3时，R1、R2并联，电烤箱处于高温挡；当旋转开关接2时，只有R1工作，电烤箱处于中温挡。由P＝可知，R1的阻值：R1＝＝＝60.5Ω,R1、R2的串联总电阻：R＝＝＝110Ω根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值：R2＝R－R1＝110Ω－60.5Ω＝49.5Ω,（3）若在用电高峰期，家庭电路的实际电压会降低，电烤箱在中温挡工作3min能使图乙中的电能表（不受电压影响）表盘转动105圈，则此段时间中温挡实际电功率是多少？,解：（3）电烤箱消耗的电能：W＝＝0.035kW·h＝1.26×105J此段时间中温挡实际电功率：P实＝＝＝700W,（4）烤箱在中温挡正常工作2min，它能将质量为1kg、初温为20℃的蛋糕液加热到多少摄氏度？【不计热量损失，蛋糕液的比热容取2.4×103J/（kg·℃）】,解：（4）电烤箱中温挡工作2min消耗的电能：W'＝P中温t'＝800W×2×60s＝9.6×104J不计热量损失，蛋糕液吸收的热量：Q吸＝W'＝9.6×104J由Q吸＝cm（t－t0）可知，蛋糕液的末温：t末＝＋t0＝＋20℃＝60℃,如图甲所示为小毛家用的电热油汀取暖器，工作简化电路如图乙所示，它有高、中、低三个挡位，具体参数如表所示，其中R1、R2、R3均为电热丝。甲乙丙丁额定电压220V频率50Hz加热片数11挡位选择三挡调节额定功率1815W/1210W/605W,（1）求取暖器处于中温挡时，电路中的电流；解：（1）由电路图可知，开关接“2、3”时，只有R2连入电路中，取暖器处于中温挡，此时电路中的电流：I中＝＝＝5.5A,（2）求电热丝R3的阻值；解：（2）电热丝R2的电阻：R2＝＝＝40Ω开关接“1、2”时，R2、R3串联，取暖器处于低温挡，低温挡的总电阻：R总＝＝＝80Ω电热丝R3的阻值：R3＝R总－R2＝80Ω－40Ω＝40Ω,（3）经查阅说明书发现，取暖器有一个只在低温挡工作的节能模式。节能模式在电路中串联了一个温控开关，当检测到室温达到27℃时，温控开关自动断开，当室温降到24℃时，温控开关自动接入低温挡。小毛晚上睡觉时将家里其他用电器都关闭并观察此时家中电能表示数如图丁所示，将油汀取暖器在节能模式下工作8h，该时间段内节能模式工作情况按如图丙所示的规律变化。早晨起床观察到家中电能表示数变为2026.1kW·h，求这段时间内小毛家的实际电压。丁,解：（3）电路消耗的电能：W＝2026.1kW·h－2023.6kW·h＝2.5kW·h将油汀取暖器在节能模式下工作8h，由图丙可知，低温工作时间t＝2h＋×6h＝5h油汀取暖器的实际功率：P实＝＝＝0.5kW＝500W由P＝可得，实际电压：U实＝＝＝200V