2025年人教版中考物理总复习专项突破六多挡位计算.docxVIP

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专项突破六多挡位计算

类型1两个电阻串联的同时,通过闭合开关使其中的一个电阻被短路,形成不同挡位

1.袁伯伯购买了如图甲所示的智能电热中药壶(具有“加热”和“保温”两种工作状态),它的内部简化电路如图乙所示,其中只有R1为加热管(只有加热管放出的热量能被水吸收),R2为限流电阻。已知该壶的额定电压为220V,R1的阻值为40Ω,加热时的额定功率为1210W,保温时加热管R1的额定功率为160W。求:

(1)加热状态工作时,电路中的电流;

(2)正常工作时,保温状态电路的总功率;

(3)某傍晚用电高峰期,实际电压为200V,他只让家中电热中药壶通电工作,使其处于“加热”状态6min,求电热中药壶产生的热量。

解:(1)由图乙可知,两个开关闭合,R2被短路,只有R1的简单电路,电路的总电阻最小,由P=U2R可知电路的总功率最大,处于加热状态,电热中药壶加热时,额定功率为1210W,由P=UI可知,电热中药壶正常工作时,通过加热管R1的电流为I加=P加

(2)由图乙可知,只闭合开关S,两个电阻串联,电路的总电阻最大,由P=U2R可知电路的总功率最小,处于保温状态,已知R

由P=I2R可知,此时电路的电流为I保=P保R1

根据欧姆定律可得电路中的总电阻为R总=UI保=

保温状态电路的总功率P=I保2R总=(2A)

(3)当实际电压为200V时,实际功率为P实=U实2R

只让家中电热中药壶通电工作,使其处于“加热”状态6min产生的热量为

Q=W=P实t=1000W×6×60s=3.6×105J

类型2两个电阻R1、R2并联,通过开关控制支路的工作状态,形成不同挡位

2.小松从网上了解到一种新工具电热切割刀。他用12V的学生电源,导线若干,开关和两条电阻均为6Ω的电阻丝R1、R2成功自制了一把电热切割刀,电路图如图。按发热功率从高到低,有两挡P高P低,

求:(须有必要文字说明)

(1)低温挡的电流;

(2)高温挡的电功率;

(3)小松使用高温挡切割1min,整个过程产生的总热量Q。

解:(1)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,此时电路中的总电阻最小,由P=U2R可知,电路中的总功率最大,电热切割刀处于高温挡;当开关S1闭合、S2断开时,只有R1工作,电路中的总电阻最大,总功率最小,电热切割刀处于低温挡;电热切割刀低温挡的电流I低=I1=UR

(2)高温挡工作时通过R2的电流I2=UR2=

根据并联电路的电流特点可知,高温挡工作时电路中的总电流I高=I1+I2=2A+2A=4A

高温挡的电功率P高=UI高=12V×4A=48W

(3)由P=Wt

1min,整个过程产生的总热量Q=W=P高t=48W×1×60s=2880J

类型3通过单刀双掷开关改变两个电阻的连接方式来改变电路中的功率,形成不同挡位

3.长时间使用电脑容易使眼睛疲劳。为了缓解眼睛疲劳,妈妈给小欣购买了一款电加热眼罩,如图甲所示,其相关数据见表,请你解答下列问题:

型号

OEM

额定充电(放电)电压

6V

电池容量

2400mAh

(1)如图乙是可以通过手动调节高、中,低三挡加热的电热眼罩工作原理图,充电电池电压U=6V保持不变,电热丝R1=5Ω,电热丝R2=10Ω,当眼罩在高温挡工作时功率为多少?

(2)若眼罩在中温挡正常工作10分钟,产生的热量是多少?

(3)现有两个充电器,一个标注“输出6V600mA”,另一个标注“输出6V4A”,其中一个是快速充电器,假设快充充电效率为90%,选用快速充电器将电加热眼罩的电池从零充满需要多少分钟?

解:(1)由图得,当开关S1闭合、S3接b时,S2闭合,R1与R2并联,电路中电阻最小,为加热挡;当开关S1、S2闭合,S3接a时,定值电阻R1独自工作,电路中电阻较大,为中温挡;当开关S1闭合,S3接a,S2断开时,R1与R2串联,电路中电阻最大,为保温挡。当眼罩在高温挡工作时功率为P加热=U2R1+U2R

(2)若眼罩在中温挡正常工作10分钟,产生的热量是

Q=U2R1t

(3)电加热眼罩的电池从零充满储存的电能W=UIt=6V×2.4A×3600s=51840J

快充充电效率为90%,选用快速充电器将电加热眼罩的电池从零充满需要消耗的电能W=Wη=51

由P=Wt与P=UI

t=WP=57