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物理电热器多档位问题

更新时间:2017-1-10 8:25:00  浏览量:1172

  物理知识源于生活,又服务于生活。所以中考中经常遇到联系生活的题目,如多挡位用电器是如何工作的?在学习了人教版九年级物理中焦耳定律一节之后,会遇到运用焦耳定律解决电热毯、电饭锅、电热水器、电暖气有几个挡位的问题,同学们不知如何下手,因此,有必要介绍一下这类问题的解题思路:首先要清楚高挡位电功率最大,中挡位次之,低挡位电功率最低这一知识点。其次因为是家庭电路,一般情况认为电压是恒定的220 V。因为电压恒定所以我们用到的电功率公式是P= ,当U2一定时R越小P越大。这样就找到问题的答案了。

  例1:小红设计了一个多挡位电热水器,其工作电路如图1所示,R1、R2是两根电热丝,改变触点1、2、3、4间的连接方式可形成高温、中温、低温等不同挡位。试说明哪种连接是高挡?哪种是中挡?哪种是低挡?

  解析:当2与4连接时R1与R2组成串联,电路中电阻最大,根据P= ,U一定时,R越大,P最小,所以是低挡位。当1与2连接时,只有R1接入,此时电阻比2与4连接时小,根据P= 可知P较大,所以是中挡。当1与2连接,3与4连接时,R1与R2并联,电阻最小,根据P= ,P最大,所以是高挡。

  除上述题型外还有利用短路形成电热器的挡位问题的。

  例2:内部电路如图2所示,R1是加热电阻,阻值为48.4 Ω,R2是限流电阻,阻值为484 Ω,煮饭时,接通电源220 V,问:(1)开关S处于什么状态时电饭锅处在加热状态?(2)饭熟后,S处于什么状态时电饭锅位于保温状态?(3)保温与加热两种状态电饭锅消耗的电功率之比是多少?

  解析:(1)当S闭合时R2被短路,电路中只有R1,电路中电阻最小,U一定,根据P= 可知电功率最大,所以处于加热状态。(2)当S断开时短路线去掉R2与R1串联,电路中电阻最大,U一定,根据P= 可知电功率最小,所以处于保温状态。(3)加热时电功率P保= ,保温时P热= ,所以两次的功率之比为11∶1。

  总之,多挡位问题中除了会用P= 分析电热器处于什么挡位外,还要会在已知用电器额定电压、额定功率的题中运用P= 求电阻。

  例3:图3所示是家用饮水机的工作原理图,其中S是温度控制开关,当水温升高到一定温度时,饮水机从加热状态自动切换到保温状态,已知电阻R0=55 Ω,R=2365 Ω。(1)当开关S处于“2”挡时,通过电阻R和R0的电流各是多大?(2)当开关S分别处于“1”挡或“2”挡时,饮水机的总功率各是多少?(3)请判断当开关S处于“1”挡时,饮水机处于加热状态还是保温状态?简述理由。

  解析:(1)当开关S处于“2”挡时,R被短路,通过电阻R的电流为零。通过电阻R0的电流I= = =4 A。(2)当开关S处于“1”挡时,饮水机的总功率P1= = =20 W,当开关S处于“2”挡时,饮水机的总功率P2= = =880 W。(3)当开关S处于“1”挡时,饮水机处于保温状态。理由是当开关S处于“1”挡时,饮水机的总功率远小于开关S处于“2”挡时。

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