电热器多档位问题(王涛)

电热器多挡位问题类型1串联电路中的多挡位问题1．图是某简易电加热器的电路图。

电源电压为36 V保持不变，R1、R2是发热电阻丝，R2的阻值是42 Ω，滑动变阻器的最大阻值是12 Ω。

开关S接“1”时为高温挡、接“2”时为低温挡，且每个挡内的温度是可调的。

试求：(1)开关S接“1”时，变阻器的滑片在a端，R1的电功率是72 W，R1的阻值是多少。

(2)开关S接“2”时，变阻器的滑片在a端，电路中的电流是多少。

(3)开关S接“1”时，变阻器的滑片在b端，R1的电功率是多少。

2．家庭电路中某电热锅的额定电压是220 V，加热状态的额定功率是1210 W，简化电路如图所示，S1为温控开关，发热电阻R1与R2的阻值恒定，电阻R2在保温状态与加热状态时的功率之比为4∶25。

(1)求电阻R1和R2的阻值。

(2)在用电高峰期，家中只有电热锅和液晶电视机工作时，电热锅的实际功率为1000 W(始终处于加热状态)，电视机的实际功率为200 W，计算这时通过液晶电视机的电流。

（1）当开关S闭合时，电烤箱处于高温挡还是低温挡？（2）电烤箱在高温挡正常工作30min所消耗的电能是多少？（3）假设在用电高峰时，家庭电路实际电压为200V，电烤箱在高温挡的实际功率是多少？（计算结果保留两位小数）类型2并联电路中的多挡位问题1、在综合实践活动中，小明设计了一种电热饮水机电路，如图甲所示，R1和R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“低挡”“高挡”之间的转换，饮水机工作时功率随时间的关系图像如图乙所示。

求：(1)30 min内电路消耗的总电能。

(2)饮水机工作时，通过电阻R1的电流。

(3)电阻R2的阻值。

2、小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个挡位的发热功率，如图所示是其内部简化电路图，开关S1可分别与触点a、b接触。

(已知R1＝48.4 Ω，R2＝96.8 Ω，且电源电压保持不变)(1)当开关S1置于b端、S2断开时，电路的连接方式是________联。

苏科版九年级下册第十五章《电功和电热》 15.4专题 多挡位问题的分析及计算【知识梳理】1．电热器电路高低挡位的判断电热器电路中根据电阻的不同组合，可以实现几个不同功率工作状态的切换。

每一个工作状态称为一个挡位。

因此，挡位根据电功率的高低来区分的，功率越高，单位时间发热越多，被加热物体温度就越高，挡位就越高。

功率、挡位的对应关系如下表。

1212R 1单独工作(图甲)，R 2单独工作(图乙)，R 1、R 2串联工作(图丙)，R 1、R 2并联工作(图丁) （1）电阻总电阻的判断因为串联电路总电阻大于其中任何一个电阻，并联电路总电阻小于其中任何一个支路电阻，所以12R R R R 并串＞＞＞。

（2）电路总功率的判断①用公式2U P R判断，电源电压一定时，电路总电阻越小，功率越大，挡位越高。

②用公式P =UI 判断，电源电压一定时，电路总电阻越小，总电流越大，功率越大，挡位越高。

（3）挡位的判断①R 1、R 2并联工作(图丁)电阻最小，功率最大，所以是高温挡； ②R 2单独工作(图乙)电阻比并联电阻大，功率稍小，所以是中高温挡； ③R 1单独工作(图甲)电阻比R 2单独工作电阻大，功率更小，所以中低温挡； ④R 1、R 2串联工作(图丙)电阻最大，功率最小，所以是低温挡。

注意：以上挡位的命名是根据四种情况都存在而言的。

而对于给定的电路，可能存在上述情况中两到三种，比如某电路存在①②③三种情况，那么②就叫中温挡，③就叫低温挡；另一电路存在②③④三种情况，②就叫高温挡，③就叫中温挡；还有一电路只存在③④两种情况，③就叫高温挡，④就叫低温挡了。

所以具体的挡位命名需根据题目信息确定，只需根据功率的高低排序和题目中挡位对应起来就行了。

2．常见的高低温挡电路举例（1）串联电路（R1＞R2）121212作时通过自身的电流不相同，计算时不要张冠李戴。

（2）并联电路（R1＞R2）挡位开关组合电路状态12121212在哪个挡位工作，通过自身的电流都不变。

专题：多档位电热问题分析各电路能实现几档？1、在下图电路中R 1>R 2，电源电压相同且恒定。

四电路总功率P 甲、P 乙、P 丙、P 丁由大到小的顺序是 。

2、（串联型）如图所示是家用电饭煲的电路图，R 1 、R 2是电热丝， “煮饭” 时功率是605W ，水迅速被加热，达到预定温度后，S 由温控开关自动控制切换到“保温”状态，功率是88W 。

（1）开关 时是“煮饭”档 （填“闭合”或“断开”）。

（2）若所煮食物吸收的热量是电饭煲消耗电能的80％ ，当正常煮饭15min 食物吸收热量Q 是多少？（3）求R 2的电阻。

3、（串联型）某中学为解决同学们的饮水问题，新购置了一批台式饮水机，其铭牌如下表所示，图是饮水机的电路图，S 是用感温材料制造的温控开关，R 1是电阻，R 2是供加热的电阻丝，分析电路图可知，当S 接通时，饮水机处于加热状态，当S 断开时，处于保温状态。

（1）在加热状态下饮水机正常工作时的电流是多大？（2）正常工作时该饮水机将热水罐中0.6千克，18℃的水加热到93℃，用时6min ，用这些数据及题目中的信息，计算热水罐中的水吸收热量和该饮水机加热状态时的效率？4、（并联型）下面的图表是从某台电热饮水机的说明书上收集到的信息。

经分析得知，电热饮水机有加热和保温两种工作状态，当S 闭合、S 0断开时，饮水机处于保温状态，当S 、S 0同时闭合时，饮水机处于加热状态，求：（1）电热饮水机在保温状态下正常工作时的电流。

（计算结果保留两位小数） （2）电热饮水机保温2h 产生的热量？ （3）电阻R 1的阻值。

5、（并联型）下图是一家用电吹风的主要技术参数和简化电路图，请你仔细观察，然后解决下列问题:(6分)(1)电吹风吹冷风时，开关旋至 处。

(2)电吹风吹冷风5min 消耗的电能是多少？(3)电吹风正常工作时，通过电吹风插头处的最大电流是多少？。

技法点拨多档位电热器的档位分析及计算■王春生摘要：多档位电热器的计算是电学问题的难点，是集电热、电功、电功率的综合性计算，档位分析尤为重要。

这就要求教师抓住电路的本质规律，掌握多档位电热器的档位分析技巧，从而有效地解决问题，提高学生的物理综合水平。

关键词：多档位电热器；电学计算；档位分析多档位电热器问题属于电学中的串、并联电路问题，是电学问题的重点和难点，通常也是中考必考内容。

我们如何判断多档位电热器的不同档位呢?通常家用多档位电热器内部有两个或多个电阻，通过改变开关状态，改变电路的总电阻，从而改变电热器消耗的电功率，达到改变工作效果的目的。

由于家庭电路中电源电压不变（220V ），由公式P =UI =U 2/R 可知：要判断多档位电热器的不同档位，关键是确定电路在不同工作状态下的总电阻大小。

若总电阻R 总较小，则电功率P 较大，为高温档；若总电阻R 总较大，则电功率P 较小，为低温档。

例1.（2019年黄冈一模）如图所示，某型号的电饭锅有两个档位，分别是高温烧煮和保温焖饭档，其原理如图乙所示（虚线框内为电饭锅的发热部位），已知R 1=44Ω。

（1）开关S 置于____档（选填“1”或“2”）时是高温烧煮档，它的功率是多大？（2）电饭锅在高温烧煮档正常工作8min 产生的热量是多少？（3）若此电饭锅保温焖饭档的功率是高温烧煮档功率的二十分之一，则R 2的阻值为多大？分析：由电路图可知，该电路只有两个工作状态。

当开关S 置于1位置时，R 1与R 2串联；当开关S 置于2位置时，只有R 1接入电路。

相对而言，开关S 置于2位置时电路中的总电阻最小，由P =UI =U 2/R 可知此时电路总功率最大，为高温档，功率为1100W ；利用公式Q ＝W ＝P 高t 可计算8min 产生的热量为5.28×105J ；再根据题义求出保温焖饭档的功率P 保=P 高/20=120＝55W ，则电路中的总电阻：R 串＝U 2/P 保＝=U 2P 保=(220V )255W=（220V ）2/55W==U 2R 1=(220V )244Ω=880Ω，所以R 2＝R 串-R 1＝880Ω-44Ω＝836Ω。

中考电热器多档位问题解析オ物理知识源于生活，又服务于生活.所以中考中经常遇到联系生活的题目，如多档位用电器是如何工作的？在人教版九年级物理中焦耳定律一节的学习之后，会遇到运用焦耳定律解决电热毯、电饭锅、电热水器、电暖气有几个档位的问题，学生学到此不知如何下手，因此，有必要介绍一下这类问题的解题思路：首先清楚高档位电功率最大，中档位次之，低档位电功率最低.第二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=U2/R当U2一定时R越小P越大.这样就找到问题的答案了.[TP4CW05.TIF，Y#][HTH]例1[HTK]小红设计了一个多档位电热水器，其工作电路如图1所示，R1R2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、低温等不同档位.试说明哪种连接是高档？哪种是中档？哪种是低档？[HTH]解析[HT]当2与4连接时R1与R2组成串联，电路中电阻最大，根据P=U2/R ，U一定时，R越大，P最小，所以是低档位.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=U2/R可知P较大，所以是中档.当1与2连接，3与4连接时，R1与R2并联，电阻最小，根据P=U2/R ，P最大，所以是高档.除上述题型外还有利用短路形成电热器的档位问题的.[TP4CW06.TIF，Y#][HTH]例2[HTK]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）求保温与加热两种状态电饭锅消耗的电功率之比是多少？[HTH]解析[HT]（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=U2/R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=U2/R可知电功率最小.所以处于保温状态.（3）加热时电功率P保=U2/48.4保温时P热=[SX（]U2[]48.4+484[SX）]，所以两次的功率之比为11∶1.总之，多档位问题中除了会用P=U2/R分析电热器处于什么档位外，还会在已知用电器额定电压、额定功率的题中运用P=U2/R求电阻，如2008年中考最后一道大题就是多档位电热毯问题仍然用到P=U2/R.[HTH]例3[HTK]某电热毯只有一个挡位，使用不方便.小明想用一电阻丝作发热体与其串联，将它改造成有两个挡位的电热毯.已知原电热毯的额定电压为220 V，为了测定它的额定功率，小明把它与一个标有“220 V 25 W”灯泡串联在家庭电路中（如图1所示），电压表的示数为176 V.（电源电压恒为220 V，不考虑温度对电阻阻值的影响）求：（1）原电热毯的额定功率多大？（2）为了使改造后的电热毯（如图3所示）在低温挡位时的总发热功率为原电热毯额定功率的五分之三，小明需一个阻值多大的电阻丝？（保留一位小数）（3）改造后的电热毯，在低温挡位时工作10 min，R0消耗多少电能？[TP4CW07.TIF，BP#][HJ0.9mm][HTH]分析[HT]（1）因小灯泡的额定电压，额定功率已知，所以根据P=U2/R得R=U2/P，小灯泡的电阻RL=[SX（]U2[]PL[SX）]=[SX（]2202[]25[SX）]=1936 （Ω）.电热毯电阻R0的电压U0=220 V-176 V=44 V，根据串联电路电压之比等于电阻之比，所以R0=（[SX（]U0[]UL[SX）]）RL=（[SX（]44 V[]176 V[SX）]）×1936 Ω=484 Ω，所以电热毯的额定功率P额=[SX（]U2额[]R0[SX）]=[SX （]（220 V）2[]484 Ω[SX）]=100 W.（2）改造后的电热毯在低档位时，开关处于断开状态，R0与Rx串联，总电阻是R0与Rx的和，所以电阻最大，电功率最小，据题意可知：总发热功率P=[SX（]3[]5[SX）]P额=[SX（]3[]5[SX）]×100 W=60 W，电路的总电阻R总=[SX（]U2[]P[SX）]=[SX（]（220 V）2[]60W[SX）]=806.7 Ω，电热丝的电阻Rx=R总-R0=806.7 Ω-484 Ω=322.7 Ω.（3）改造后的电热毯在低档位时，R0消耗的电能W0[WB]=P0T=I2R0T=（[SX（]P[]U[SX）]）2R0T[DW]=（[SX（]60 W[]220 V[SX）]）2 ×484 Ω×10×60 s=21600 J.[HTH]例4[HTK]图5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，[TP4CW08.TIF，Y#]已知电阻R0=55 Ω，R=2365 Ω.（1）当开关S处于“2”档时，通过电阻R和R0的电流各是多大？（2）当开关S分别处于“1”档或“2”档时，饮水机的总功率各是多少？（3）请判断当开关S处于“1”档时，饮水机处于加热状态还是保温状态？简述理由.[HTH]解析[HT]（1）当开关S处于“2”档时，R被短路，通过电阻R的电流为零.通过电阻R0的电流I=[SX （]U[]R0[SX）]=[SX（]220 V[]55 Ω[SX）]=4 A.（2）当开关S处于“1”档时，饮水机的总功率P1=[SX（]U2[]R0+R[SX）]=[SX（]（220 V）2[]2365 Ω+55 Ω[SX）]=20 W，当开关S处于“2”档时，饮水机的总功率P2=[SX（]U2[]R0[SX）]=[SX（]（220 V）2[]55 Ω[SX）]=880 W.（3）当开关S处于“1”档时，饮水机处于保温状态.理由是当开关S处于“1”档时，饮水机的总功率远小于开关S处于“2”档时，饮水机的总功率.。

电热器多档位问题（王涛）电热器多档位问题的分析计算电功W的公式：计算电功率P的公式：思考：实验室提供的实验器材除电源、开关外，还有电流表、电压表各⼀只，两只定值电阻R1＝6 Ω，R2＝4Ω。

（1）请你任选其中三件器材⽤符号表⽰填⼊图中，组成甲、⼄、丙、丁四个不同的电路，要求组成电路的各元件均能正常⼯作，且各个电路消耗的电功率满⾜P甲> P⼄> P丙> P丁。

（2）若电源电压为6V，求各图电路的总功率。

甲⼄丙丁例1、电饭煲具有保温和加热功能，晓东同学设计了如图所⽰的模拟电路(R1＞R2)，其中保温状态和加热状态电功率都最⼩的是：例2、如图所⽰是某款有加热和保温功能的电热饮⽔机的电路原理图，机内有温控开关S0，该饮⽔机的部分参数已知：额定电压为220 V，加热时的总功率为880 W，保温时的功率为80 W，R1、R2为加热电阻丝(假设它们的阻值不变)。

求：(1)当S和S0闭合时，饮⽔机处在什么状态？此时电路的总电流是多⼤？(2)在加热状态下，电阻丝R1的阻值为多少？例3、某品牌的电加热器⼯作电路如图所⽰，其额定电压为220 V，加热功率为1100 W，保温功率为44 W。

单⼑双掷开关S接b时，电加热器处于 (选填“保温”或“加热”)状态；电路中定值电阻R2的阻值为Ω。

例4、⼩亮家新装了⼀台智能电热马桶盖，如图甲所⽰，他查阅使⽤说明书发现便座加热电路有⾼、中、低三档并可⼿动调节，其额定电压为220 V，低温档、中温档的额定功率为22 W和44 W．利⽤所学的电学知识他设计了⼀个等效电路图，如图⼄所⽰，⽤两定值电阻R1和R2表⽰两电热丝，单⼑双掷开关S2可接a或b.当它接⼊家庭电路中正常⼯作时：(1)低温档加热的电流多⼤？(2)中温档加热5 h，消耗多少度电？(3)⾼温档加热的额定功率是多少⽡？当堂评价：1、如图所⽰是某电热⽔壶加热和保温电路原理图，R1＝44 Ω，当开关S1断开，S2闭合，电热⽔壶处于_______状态；该电热⽔壶的加热功率是_______ W。

多档位问题与电热综合计算多档位的实质是在电压不变时，利用多开关控制接入电路中电阻的大小，从而改变用电器电功率来实现对档位的控制。

常见的档位：高温档、中温档、低温档；加热档、保温档。

家庭电路中电源电压U ＝220V ，根据RU P 2=知R 总 越大，P 实越小，档位越低；R 总越小，P 实越大，档位越高。

高温档：在相同时间内放出的热量最多，热功率最大，电阻高R 最小；中温档：在相同时间内放出的热量低于高温档，热功率低于高温档，电阻中R 高于高温档； 低温档：在相同时间内放出的热量最少，热功率最小，电阻低R 最大。

电路图如下： 电路图（短路式）（并联式）（单刀双掷开关）低温档闭合S ，两电阻串联，212R R U P +=低 闭合S ，只有R 2接入电路，22R U P =低 S 1断开，S 2接b ，R 1、R 2串联，212R R U P +=低 中温档只闭合S 1，断开S 2，只有R 1接入电路，12R U P =中 高温档闭合S 、S 0，只有R 1接入电路，12R U P =高 S 、S 0均闭合，R 1、R 2并联，2212R U R U P +=高 S 1闭合，S 2接a ，R 1、R 2并联，2212R U R U P +=高 原理利用开关控制局部短路的方式改变接入电路的电阻阻值大小，从而实现不同档位的切换。

利用串并联电路电阻关系改变接入电路的电阻阻值大小，从而实现不同档位的切换。

利用单刀双掷开关控制电路的通断，改变接入电路的电阻大小，从而实现不同档位的切换。

方法一：求出总电阻，然后再求解总功率（此方法计算量大，不推荐）；方法二：根据公式2212R U R U P +=求解较为方便。

1. 如图是一台电热饮水机的电路简图。

其额定电压为220V，具有加热和保温两种功能，对应的功率分别是400W和40W，下列说法正确的是（）第1题第2题A．均闭合时，饮水机处于加热状态B．阻值为121ΩC．阻值为1210ΩD．高温档加热1h，耗电0.35kw·h，此时饮水机处于正常工作状态2．如图所示是某加热器的电路图，电源电压为220V，R1、R2均为发热电阻丝。

专项训练(十二)电热器多挡位问题(限时:45分钟)一、填空题1.[2019·成都]某款迷你电饭煲有加热和保温两挡。

其电路如图ZX12-1所示。

已知R1=88 Ω,R2=2112 Ω,开关S拨至(选填“1”或“2”)时是保温挡,保温10 min产生的热量J。

图ZX12-12.如图ZX12-2所示是一电热毯电路的示意图,R0是电热毯发热电阻丝,R是串联在电路中的定值电阻,S是多挡位选择开关,开关上标有“高(温)、低(温)、关”的字样。

已知电热毯高温挡的功率为110 W。

则要使电热毯处于高温挡,则开关S的动触片应置于(选填“a”“b”或“c”)点。

假设电热毯处于高温挡每天正常工作2 h,则20天消耗kW·h的电能。

图ZX12-23.如图ZX12-3所示是某种电热保温鞋的工作原理示意图。

电源电压6 V,R1、R2的阻值分别为3 Ω、6 Ω,通过旋转扇叶开关S,接触不同触点,实现高、中、低三个挡位的切换。

保温鞋在低温挡工作时的电功率是W,它在高温挡工作1 min 产生的热量是J。

图ZX12-3二、计算题4.[2019·盐城]在综合实践活动中,小峰设计了一种煮饭电路,如图ZX12-4甲所示。

图中R1和R2均为电热丝,S1是自动控制开关,煮饭时将该电路接入220 V的电路中,在20 min内,电路总功率随时间变化的图像如图乙所示。

求:(1)0~5 min内通过R1的电流。

(2)30 min内电路消耗的电能。

(3)10~15 min内R1的电功率。

图ZX12-45.如图ZX12-5所示是某型号电压力锅工作电路简图,下表是其部分参数。

接通电路后,开关S自动与触点a、b接通,1挡加热器开始加热。

当锅内混合物质温度达到102 ℃时,开关S自动与a、b断开,并与触点c接通,2挡加热器工作,此时锅内混合物质温度不变,保持锅内压强不变,进入保压状态。

现将质量为2.0 kg、初温为36 ℃的混合物质放入电压力锅中,接通电路使其正常工作20 min 。