电热器多档问题(一)

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11 电热器档位问题1．（2020•怀化）如图甲为新型电饭锅，它能智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感。

小明了解到电饭锅的简化电路如图乙所示，R1和R2均为电热丝，S1和S2为温控开关，其中S2有A、B两个触点，可实现“高温”“中温”和“低温”三挡的转换。

当S1闭合，S2连接触点A时，处于高温挡，高温功率1100W。

已知R1＝55Ω，问：（1）处于高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流是多大？（2）求电阻R2的阻值。

（3）当S1断开，S2连接触点B时，处于低温挡，求此时电路的总功率。

（4）如图丙是在一次煮饭过程中电饭锅功率与时间的关系图像，求本次煮饭过程中电饭锅消耗的电能。

解：（1）高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流：I＝＝＝5A；（2）由电路图知，当S1闭合，S2连接触点A时，处于高温挡，电阻R1、R2并联，通过R1的电流：I1＝＝＝4A，通过R2的电流：I2＝I﹣I1＝5A﹣4A＝1A，R2的阻值：R2＝＝＝220Ω；（3）由电路图知，当S1断开，S2连接触点B时，处于低温挡，电阻阻R1和R2串联，电路的总电阻：R总＝R1+R2＝55Ω+220Ω＝275Ω，此时电路消耗的功率：P低＝＝＝176W；（4）由电路图知，只闭开关S1时，只有电阻R1接入电路，处于中温挡。

此时电路消耗的功率：P中＝＝＝880 W，结合丙图，电饭煲煮一次饭消耗的总电能：W＝W1+W2+W3＝P高t1+P中t2+P低t3＝1100W×10×60s+880W×15×60s+176W×5×60s＝1.5048×106J。

答：（1）处于高温挡时电饭锅正常工作时电路中的总电流是5A；（2）电阻R2的阻值是220Ω；（3）此时电路的总功率为176W；（4）本次煮饭过程中电饭锅消耗的电能是1.5048×106J。

2．（2020•河池）某品牌家用电热水器的简化电路如图所示，热水器有快加热、慢加热和保温三个工作状态。

1、某多档位电热器，有高、中、低三个档位，其额定功率分别为1200W、800W、400W。

当电热器在中档位工作时，其电功率为：A. 1200WB. 1000WC. 800WD. 600W（答案：C）2、一个家用电饭煲有高温档和保温档，高温档时的功率为1000W，保温档时的功率为100W。

若电饭煲在高温档工作1小时，消耗的电能为：A. 0.1kWhB. 1kWhC. 10kWhD. 100kWh（答案：B）3、一款电取暖器设有两个档位，一档功率为800W，二档功率为1600W。

当取暖器在二档工作时，通过取暖器的电流与一档时相比：A. 减小一半B. 保持不变C. 增大一倍D. 无法确定（答案：C）4、某电热水壶具有加热和保温两档，加热功率为1500W，保温功率为300W。

若该水壶在保温状态下工作5小时，消耗的电能为：A. 1.5kWhB. 0.3kWhC. 7.5kWhD. 15kWh（答案：A，注：此处应为 1.5kWh，因保温5小时消耗电能为300W*5h=1500Wh=1.5kWh，原选项B错误，按题意要求选择最接近且不大于实际值的答案，故修正为A）5、一个多档位电炒锅，额定功率高档为1200W，低档为400W。

若家庭电路电压为220V，则电炒锅在低档工作时的电流约为：A. 0.5AB. 1.8AC. 5.5AD. 18A（答案：B，注：I=P/U=400W/220V≈1.8A）6、某电热毯有高、低两档，高档功率为60W，低档功率未知但小于60W。

若电热毯在低档工作时，10分钟内产生的热量可能为：A. 6000JB. 12000JC. 36000JD. 72000J（答案：A，注：Q=Pt，低档功率小于60W，故10分钟内热量小于60W*600s=36000J）7、一个可调亮度的台灯，亮度最高时功率为25W，最低时功率为5W。

若台灯在最低亮度下工作4小时，消耗的电能最接近：A. 0.02kWhB. 0.1kWhC. 0.2kWhD. 1kWh（答案：A，注：W=Pt=5W*4h=20Wh=0.02kWh）8、某电烤箱具有烘焙和保温两个功能，烘焙时功率为2000W，保温时功率为200W。

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.。

加热保温（高低挡）专题训练1、图甲是某款新型电热水壶，该电热水壶有加热、保温和干烧断电功能，其简化电路如图乙所示。

S1是壶底温控开关，通常闭合，当壶底发热盘温度达到120 ℃时自动断开，S2是壶壁温控开关，闭合时对水加热，断开时对水保温。

已知电热水壶的加热功率为1100 W，保温功率为55 W。

(1)求电热水壶处于加热状态时电路中的电流；(2)求电阻R2的阻值；(3)若水烧开后，S2没有自动断开，当壶里的水烧干瞬间，发热盘的温度为110℃，已知发热盘的质量为0.44 kg，比热容为0.5×103 J/(kg·℃)，若电热水壶的加热效率为80%，则经过多长时间S1才会断开？2、天气转凉，小明给奶奶买了一个电暖手袋，如图所示。

根据商品铭牌可知，该暖手袋内装500g的水，可通电给所装的水加热，暖手袋额定电功率为420W。

[水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃）]（1）若将水从30℃加热至70℃，水需吸收多少热量？（2）若该暖手袋正常工作时的加热效率是80%，将水从30℃加热至70℃需多少时间？3、图甲为某自助式洗车机储水箱防冻系统的加热电路。

S为温控开关，两个完全相同的发热电阻R1和R2的阻值不随温度变化，工作时，S可在“0”“1”“2”三个挡位之间自动转换，当储水箱水温低于5℃时，S将自动跳到“1”挡加热；若R1烧断，S将自动跳到“2”挡，使用备用电阻R2加热；当水温达到10℃时，S自动跳到“0”挡停止加热。

已知储水箱容积为220L，防冻系统正常工作时电压为220V，加热功率为2.2kW。

（1）求防冻系统正常加热时通过电阻R1的电流。

（2）某时段防冻系统工作时，储水箱装满了水，加热功率P与工作时间t的关系如图乙所示，求该系统在0～340min内消耗的电能。

（3）请根据图乙中的信息，计算防冻系统的热损耗功率。

已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）。

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。