2018年九年級(jí)物理上冊 第十五章《電能與電功率》多擋電熱器的分析與計(jì)算 (新版)粵教滬版

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1、 多擋電熱器的分析與計(jì)算 多擋電熱器是電流熱效應(yīng)的重要應(yīng)用之一,它主要通過開關(guān)改變電路連接,變換電熱器的發(fā)熱狀態(tài),下面結(jié)合考題分析。 一、電熱絲串聯(lián) 對(duì)于電熱絲串聯(lián)的多擋電熱器,只有一個(gè)電熱絲工作時(shí)電熱器處于高溫狀態(tài),電熱絲串聯(lián)都工作時(shí)電熱器處于低溫狀態(tài)。 R1 R2 S1 S2 a b c M 圖 1 例1 嚴(yán)寒冬季,我國北方哨兵腳上穿有電熱靴。一只靴內(nèi)加熱電路如圖1所示,電源電壓恒定,S2為三擋旋鈕開關(guān)(金屬片M可分別撥至a、b、c處),電阻絲R1、R2規(guī)格相同且阻值不變,b為電阻絲R1的中點(diǎn)。這只電熱靴的低溫?fù)鯙?W,則其中溫?fù)鹾透邷負(fù)醴謩e為( )

2、A.8W,12W B.8W,24W C.12W,18W D.12W,24W 解析 電源電壓恒定,根據(jù)公式可知,電熱靴的低、中、高溫?fù)跤呻娮铔Q定 電阻絲R1、R2規(guī)格相同且阻值不變,設(shè)電阻絲R1、R2的阻值為R 金屬片M撥至a處,電阻絲R1、R2串聯(lián),電熱靴為低溫?fù)? 即 金屬片M撥至b處,電阻絲R1、R2串聯(lián),電熱靴為中溫?fù)? 金屬片M撥至c處,只有電阻絲R2工作,電熱靴為高溫?fù)? 答案 A 二、電熱絲并聯(lián) 對(duì)于電熱絲并聯(lián)的多擋電熱器,開關(guān)都閉合時(shí)兩個(gè)電熱絲并聯(lián)都工作電熱器處于高溫?fù)?,單?dú)一個(gè)電熱絲工作時(shí)電路

3、處于中溫或低溫?fù)酢? 例2 某三擋電燉鍋的工作電路可簡化為如圖2所示的電路圖,其兩段電熱絲的阻值分別為R1和R2,且R1> R2,說明書的部分參數(shù)如下表。 (1)在低溫?fù)豕ぷ鲿r(shí),電路中的電流多大?(結(jié)果保留一位小數(shù)) (2)請直接判斷當(dāng)開關(guān)S1斷開、S2閉合時(shí),電燉鍋處于哪個(gè)擋位,并求出R2的阻值。 (3)小穎對(duì)該電燉鍋說明書中所標(biāo)的功率值產(chǎn)生懷疑,她用所學(xué)知識(shí)和爸爸進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):關(guān)掉家里的其他用電器,只讓電燉鍋在高溫?fù)鯁为?dú)工作,她觀察到家中的電能表標(biāo)著“1800 revs/(kW?h)”,且在l min內(nèi)電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了15轉(zhuǎn)。請幫助她計(jì)算出電燉鍋在高溫?fù)豕ぷ鲿r(shí)的實(shí)際功率,如與額定

4、功率有差異,試寫出一種可能原因。 圖 2 解析 (1)由于R1>R2,只閉合S1時(shí),電阻R1工作,根據(jù)公式可知,電燉鍋為低溫?fù)? 電路中的電流 (2)開關(guān)S1斷開、S2閉合時(shí),電阻R2工作,因R2<R1,所以電燉鍋為中溫?fù)? 由表知 電阻 (3)開關(guān)S1、S2都閉合時(shí),電阻R1、R2并聯(lián)進(jìn)入電路,電燉鍋為高溫?fù)? 消耗的電能 實(shí)際功率 答案 (1)0.9A (2)中溫 121Ω (3)500W 差異的原因可能有:實(shí)際電壓偏低,電熱絲的阻值不符合設(shè)計(jì)要求,電能表的測量存在誤差等 三、串、并聯(lián)轉(zhuǎn)換 對(duì)于串、并聯(lián)轉(zhuǎn)換電路,電熱絲并聯(lián)時(shí)

5、電熱器處于高溫?fù)酰粋€(gè)電熱絲單獨(dú)工作時(shí)處于中溫?fù)?,電熱絲串聯(lián)工作時(shí)處于低溫?fù)酢? 220V R1 R2 S1 S2 S3 圖 3 例3 如圖3所示是一種家用電烤箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路簡圖,它有高、中、低三個(gè)擋位,已知R1=120Ω,R2=240Ω,求: (1)閉合S1、S3,斷開S2時(shí),電烤箱處于什么擋位?電路中的電流是多大? (2)閉合S3,斷開S1、S2時(shí),通電一分鐘電路中電流產(chǎn)生的熱量是多大? (3)當(dāng)電烤箱處于低溫?fù)鯐r(shí),它消耗的電功率是多大?(結(jié)果保留一位小數(shù)) 解析 (1)閉合S1、S3,斷開S2時(shí),R1與R2并聯(lián),電路中總電阻最小,根據(jù)公式可知,電功率最大即為高溫?fù)鯛顟B(tài) 電路中的電流 (2)閉合S3,斷開S1、S2時(shí),電阻R1工作,電路為中溫?fù)? 通電一分鐘電流產(chǎn)生的熱量 (3)閉合S2,斷開S1、S3時(shí),R1與R2串聯(lián),此時(shí)電烤箱處于低溫?fù)? 電功率是 答案 (1)高溫 2.75A (2)2.42×104J (3)134.4W 3

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