九年級(jí)物理上冊(cè) 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.doc

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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(guò)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(guó)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（ ） 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)電路處于中溫或低溫?fù)酢? 例2 某三擋電燉鍋的工作電路可簡(jiǎn)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(shuō)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(qǐng)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(shuō)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(qǐng)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(cè)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)電熱器處于高溫?fù)?，一個(gè)電熱絲單獨(dú)工作時(shí)處于中溫?fù)酰姛峤z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(jiǎn)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)2.42104J (3)134.4W