2021年中考物理电学培优专题13：挡位类、实际应用类电路计算

试卷更新日期：2021-04-22 类型：三轮冲刺

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一、填空题

1. 旋转式风扇调速器及其结构如图所示，金属滑片ab可以绕中心O转动，转动过程中a端分别接触“0~5”挡位的金属片，另一端b与“0”挡位的金属片或与弧形铜片紧密接触，不同挡位接入电路的电阻不同，与电动机串联的电阻越大，电动机转速越慢。当滑片a端转到“”挡位时，风扇处于关闭状态；滑片转到“”挡位时，风扇转速最快（以上两空均选填“0~5”中的挡位数字）。

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2. 如图所示，是某种电热器的电路图，电源电压220V，R₁、R₂的阻值分别为 $110 Ω$ 、 $220 Ω$ ，通过旋转扇形开关S，接触不同触点，实现高温、中温、低温三个挡位的转换，若开关S的触点b接触点，此时电热器处于中温档；高温当正常工作时的电功率是W。

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3. 如图所示，电饭锅内部的简化电路，有加热和保温两挡。开关S置于1挡时，电饭锅处于（选填“加热”或“保温”）状态；电饭锅保温和加热时总功率之比为 $1 ： 40$ ，则电阻 $R_{0}$ 和 $R_{1}$ 的比值为。

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二、计算题

4. 如图所示是一款电蒸锅的简化电路图，它具有高温和低温两个挡位。高温挡加热功率为 $2000 W$ 。 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 均为加热电阻丝， $R_{2}$ 的电阻为 $72.6 Ω$ 。求：

(1)、电阻 $R_{1}$ 的阻值是多少？

(2)、电蒸锅低温挡的功率是多少？

(3)、若不计热量损失，用电蒸锅高温挡将 $2.5 kg$ 水从20℃加热到100℃，需要多长时间？（ $c_{水} = 4.2 \times 10^{3} J / (kg \cdot ℃)$ ）

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5. 图甲是一款紫砂电饭锅，其简化电路如图乙所示，R₁、R₂是电热丝，R₁的阻值为110Ω，通过单独或同时闭合S₁、S₂实现低温、中温、高温三个挡位间的切换，其铭牌如图丙所示，求：

加热效率		80%
额定电压		220V
电功率	低温挡	440W
	中温挡	880W
	高温挡

(1)、低温挡加热时电流的大小；

(2)、电热丝R₂的阻值；

(3)、已知粥的比热容c_粥=4.0×10³J/（kg·℃），将2.2kg的粥用高温挡从20℃加热到74℃需要的时间。

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6. 如图所示是某品牌电炖锅的内部简化电路图，电炖锅上有1000W和400W两挡功率，挡位可自动调节。其工作过程是：按下开关，自动选择1000W挡将汤煮至100℃，然后自动跳至400W挡进行保温慢炖。设汤的初温为20℃，质量为3kg，汤的比热容为4.0×10³J/（kg·℃）。求：

(1)、电炖锅进入保温慢炖时，开关S会自动跳至“a”或“b”哪个位置？

(2)、若电炖锅将汤从初温加热至100℃耗时20min，在此过程中汤吸收的热量是多少？电炖锅的效率是多少？

(3)、R₁的阻值是多少？

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7. 如图是一款家用电热水器简化电路图它有高温和低温两个挡位，高温挡功率为3300W。R₁、R₂均为加热电阻丝，R₁的阻值为55Ω。（c_水=4.2×10³J/（kg·℃））求：

(1)、低温挡时通过R₁的电流；

(2)、R₂的阻值；

(3)、如果不计热量损失，用高温挡把50kg的水，从27℃加热到60℃，需要的时间。

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8. 图甲是一款紫砂电饭锅，其简化电路如图乙所示，R₁、R₂是电热丝，R₁的阻值为 $110 Ω$ ，通过单独或同时闭合S₁、S₂ ，实现低温、中温、高温三个挡位间的切换，其铭牌如下表所示，求：

(1)、低温挡加热时电流的大小；

(2)、电热丝R₂的阻值；

(3)、已知粥的比热容 $c_{粥} = 4.0 \times 1 0^{3} J/ (kg \cdot ℃)$ ，将 $2 .2kg$ 的粥用高温挡从 $20 ℃$ 加热到 $74 ℃$ ，加热效率为 $75 %$ ，则需要工作的时间。

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9. 如图所示是某实验小组设计的加热器的简化电路图。 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 是发热电阻，R₂阻值是15Ω，电源电压是12V。该加热器有高温和低温两个挡位，低温挡的电功率是6W。试求：

(1)、低温档时，电路中的电流是多少？

(2)、R₁的电阻是多少？

(3)、高温档时的电功率是多少？

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10. 小明的爸爸给自家的小汽车安装了电加热座椅垫。小明研发发现该座椅垫有“高温”“低温”和“关”三个挡位，其电路示意图如图，电源电压为12V，高温功率为20W，低温功率为9W．求：

(1)、座椅垫处于“低温”挡时，电路中的电流是多少？

(2)、加热片R₁的阻值是多少？

(3)、座椅垫处于“高温”挡时，5min就可以将质量为0.5kg的加热片从10℃加热到35℃．若不计热量损失，加热片材料的比热容是多少？

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11. 图甲是一种家用电暖器，有“低温”、“中温”、“高温”三挡，铭牌见下表（“高温”挡功率未知），图乙为其简化电路原理图，S是自我保护开关，电暖器跌倒时，S自动断开，切断电源，保证安全，闭合S₁为“低温”挡。请完成下列问题：

(1)、“低温”挡正常工作时的电阻是多少？

(2)、“高温”挡正常工作时的总电流是多少？

(3)、若某房间内空气质量为60 kg，空气温度为10 ℃，设空气的比热容为1.1×10³ J/（kg·℃）且保持不变，用该电暖器的“高温”挡正常工作20 min，放出热量的50%被房间内的空气吸收，那么可使此房间的空气温度升高多少？

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12. 如图甲所示是小梦家乔迁新居时妈妈买的电炒锅小梦通过其铭牌得知该电炒锅具有加热和保温两个挡位，由温控开关S₁控制，其中加热档的功率为1100W，保温档的功率不小心划了模糊不清，已知其内部电路如图乙所示，R₂＝4R₁ ，小梦家的电能表如图丙所示。求：

(1)、该电炒锅处于保温档时的电路中的电流；

(2)、若用该电炒锅在额定电压下将1.1L，20℃的水烧开（标准大气压下），加热效率为80%．该电炒锅消耗的电能[ρ_水＝1.0×10³kg/m³ ， c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）]；

(3)、若小梦在烧水时将家中的其余用电器全部关闭，发现电能表2min转过了100圈，求该电炒锅的实际加热功率。

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13. 小洋妈妈在国外旅游时买了一台家用智能电热马桶盖(如图甲)，小洋从此立志学好物理，长大后创新设计推进“中国造”。图乙是小洋设计的便座加热电路，R₁和R₂是两个定值电阻(表示两个电热丝)，单刀双掷开关S₂可接a或b，该电路通过开关S₁和S₂的不同接法组合，实现“高温挡、中温挡、低温挡”三种加热功能(见下表)。
S₁
断开
断开
闭合
闭合
S₂
接b
接a
接a
接b
功率
P₀=0
P₁=22W
P₂=44W
P_X

(1)、求R₁和R₂的阻值；

(2)、求出表中的“Px”；

(3)、老年人在冬天坐上冰冷的马桶是很难受的，假设小洋想让马桶圈的温度升高4℃，则用“中温挡”加热的方式需要多长时间。(设电热丝发热全部被马桶圈吸收，马桶圈的质量m=500g，马桶圈材料的比热容c=0.44×10³J/(kg·℃))

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三、实验探究题

14. 某兴趣小组的同学在探究“风力发电机发电时的输出功率与风速的关系”时，设计了如下实验步骤：①如图乙，将自制的小型风叶安装在风车底座上，把线的一端固定在风车转轴上，另一端系上钩码；②在风车正前方1米处放置电风扇的风速调到1挡位，用秒表记录提升钩码到A点所需的时间；③将电风扇换到2、3挡位，重复以上实验，并将数据记录在表格中：(注：电风扇挡位越高，风速越大)

表一：

电风扇挡位	钩码的质量/g	提升钩码到A点的时间/s
1	50	15
2	50	13
3	50	10

请你回答：

(1)、这个实验是通过测量提升钩码到A点的来比较风车输出功率的大小。这种方法是(选填“控制变量法”或“转换法”)；

(2)、通过实验可以得到的结论是：风速越大，风力发电机发电时的输出功率；

为了进一步研究风力发电机，他又从电厂查到一台1500kW的发电机组的相关数据：

表二：输出功率与风速的关系

风速v/(m/s)	5	10	15	20
输出功率P/kW	80	720	1500	1100

表三：不同风速下风力发电机每秒获得的风能：

风速v(m/s)	5	10	15	20
1s获得的能量E(10⁴J)	15	120	405	350

(3)、风能是清洁能源，也是(选填“可再生”或“不可再生”)能源。发电机的工作原理是；

(4)、风速10m/s时，这台发电机的发电效率为，有同学认为风速越大，发电机的发电效率越高，他的观点是(选填“正确”或“错误”)的。你认为的原因是。

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四、综合题

15. 一新款节能电火锅，有关技术参数如表（设电火锅不同挡位的电阻和加热效率均不变）。图甲为其电路原理图：R₁和R₂为电阻不变的电热丝（R₁＞R₂），当闭合S、S₁ ，断开S₂时，电火锅处于低温挡：当闭合S、S₂ ，断开S₁时，电火锅处于中温挡，当闭合S、S₁和S₂时，电火锅处于高温挡。（c_水＝4.2×10³J/（kg·℃））

额定电压

电火锅挡位

额定功率/W

220V

低温

400

中温

550

高温

950

(1)、电火锅工作时，将电能转换为能；

(2)、求电热丝R₂的阻值；

(3)、电火锅正常工作时，用低温挡给质量为2kg、水温为50℃的水加热，经10min水温升高到60℃，求此过程中水吸收的热量和电火锅的工作效率；

(4)、电火锅正常工作时，分别用低温挡和高温挡给质量为2kg的水加热，绘制的水温随时间变化的图象如乙图所示。请比较使用高温挡还是低温挡更节能。

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16. 如图甲乙所示是某调温型电烤箱和简化电路图，它的工作电压为220V，R₁和R₂均为电烤箱中的加热元件，R₂的阻值为70Ω。当只闭合S₁时为低温挡，低温挡电烤箱的电功率为440W。

(1)、低温挡工作时，电路中的电流是多少？

(2)、发热电阻R₁的阻值是多少？

(3)、高温挡时应该闭合的开关是，高温挡的电功率是多少？

(4)、小余发现傍晚用电高峰时，电烤箱内比平时温度低，他猜想是用电高峰时电压偏低所致，于是他想用电能表和秒表测量家庭电路的实际电压。傍晚用电高峰时，他关闭家里所有用电器，只让电烤箱以高温挡工作，发现在30s内电能表的转盘转了25转，电能表的铭牌如图丙所示，则用电高峰时家庭电路的实际电压为多少？（不考虑电阻值随温度的变化）

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17. 如图是中国家用电炖锅的内部电路，R₁ ， R₂为加热电阻（阻值不随温度变化），如表给出了电炖锅在不同挡位时开关的状态及所对应的额定功率，其中“自动挡”功率未知．

	保温档	自动挡	快煮挡
额定功率	200W		800W
开关状态	S、S₂闭合，S₁断开	S、S₁闭合，S₂断开	S、S₁、S₂均闭合

(1)、求“自动挡”状态下的额定功率及R₂的阻值；

(2)、在“快煮挡”状态下工作7min消耗的电能可让质量为2kg、初温为50℃的水升高到多少摄氏度？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃），不计热量损失]

(3)、傍晚用电高峰，若实际电压为198V，求电炖锅在“保温档”状态下的实际功率．

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18. 如图所示，是电饭锅工作原理的简化电路图．电饭锅有两挡，分别是高温烧煮和低温焖饭，S₁为挡位自动控制开关．R₀和R为电热丝，R₀的阻值为1210Ω，该电饭锅铭牌技术参数如下表所示（低温焖饭挡额定功率模糊不清），求：

(1)、电饭锅低温焖饭时的额定功率；

(2)、电阻丝R的阻值．

(3)、小明使用高温档对水加热，将2Kg的28℃的水加热到100℃用时12.5min，求电饭锅高温档的加热效率．

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S₁	断开	断开	闭合	闭合
S₂	接b	接a	接a	接b
功率	P₀=0	P₁=22W	P₂=44W	P_X

额定电压	电火锅挡位	额定功率/W
220V	低温	400
	中温	550
	高温	950