2024年中考物理復(fù)習(xí)：電學(xué)檔位問題 初三物理

檔位問題專項(xiàng)講解

核心思路：多檔位的實(shí)質(zhì)是利用多開關(guān)控制電路中的電阻大小。從而

改變用電器的電功率以實(shí)現(xiàn)對檔位的控制。家庭電路中電源U=220v,

根據(jù)P=?可知R越大，P越小，檔位越低；R越小，P越大，檔位

越高！

----------8、4~

r-(ZZ)--------------

電&s.

—<zzz>

路&S—?220V*---------

?220

（單刀雙擲

圖《短路式）(并聯(lián)式)

開關(guān)式）

只閉合S,兩

電阻串聯(lián)，

只閉合s,

斷開，與接

U2若S,

低=a十以'若只有R2接

b,R^R,串聯(lián)，

溫入電路，尸林

只有Ri發(fā)熱，

尸值=――

擋U2

則尸=--

n=段

（晟）段

閉合，接

中S,5

溫6,只有Ri接入

擋電路，尸+=后

S、4均閉

閉合S、So,只S,閉合，工接

高合，Ri、R?

有R接入電a,Ri、Rz并聯(lián)，

溫并聯(lián)，F(xiàn)*=

路，尸*=氐p=上+交

擋tr.tr尸肉—R,十R?

RyRt

一：串聯(lián)短路式雙檔位問題：

【例題一】某型號家用電飯鍋有高溫蒸煮和保溫炳飯兩個(gè)擋位，其原理如圖所示,

Ri和R2為加熱電阻，且Ri：R2=9：1,下列說法正確的是()

RiRi

——??~T—1~1

-2

---------o22OV。----------

A.當(dāng)S接1時(shí)，Ri和R2并聯(lián)接入

B.當(dāng)S接2時(shí)，電飯鍋處于高溫?fù)?/p>

C.電飯鍋高溫?fù)鹾捅負(fù)醯碾姽β手葹?0：1

D.若將電路中Ri、R2位置對調(diào)，高溫?fù)豕β试龃?/p>

【答案】C

【解析】由圖可知，當(dāng)S接1時(shí)，加熱電阻Ri被短路，電路為R2的簡單電

2

路，故A錯(cuò)誤；設(shè)電源電壓為U,由P=UI=*TT可得，當(dāng)S接1時(shí)，電路消耗

22

的功率:Pl=口1,當(dāng)S接2時(shí),R1和R2串聯(lián)，此時(shí)電路消耗的電功率:P2=——，

區(qū)2立+區(qū)2

比較可知Pi>P2,所以S接1時(shí)，電飯鍋處于高溫?fù)酰?dāng)S接2時(shí)，電飯鍋處

U2

p,R

于保溫?fù)?，故B錯(cuò)誤；電飯鍋高溫?fù)鹾捅負(fù)醯碾姽β手葹椋?L=――2=

P2I

Rl+R2

蟲型，因?yàn)镽i：R2=9：1,即RI=9R2,所以￡1=季里=也，故C正確；

區(qū)2「2區(qū)21

若將電路中Ri、R2位置對調(diào)，開關(guān)接1時(shí)R2被短路，電路為Ri的簡單電路，

2

此時(shí)為高溫?fù)?，則對調(diào)后高溫?fù)跸牡墓β剩篜lz=以TT，且對調(diào)前高溫?fù)跸?/p>

Ri

2

的功率：P1=UTT_,由題知R1>R2,所以<P1,即對調(diào)后高溫?fù)豕β蕼p小,

R2

故D錯(cuò)誤。故選C。

專項(xiàng)訓(xùn)練1:

如圖是電熱飲水機(jī)電路原理圖，已知Ri=100Q,R2=20Q,當(dāng)開關(guān)SI、S2閉合

時(shí)，飲水機(jī)處于狀態(tài)（填“保溫”或“加熱”），飲水機(jī)的保溫功率與加

熱功率之比為________o

一o220Vo_%_I

【答案】加熱；1：6

【解析】（1）當(dāng)開關(guān)Si、S2都閉合時(shí)電路為R2的簡單電路，當(dāng)S1閉合、S2

斷開時(shí)Ri與R2串聯(lián)，

兩電阻串聯(lián)時(shí)總電阻最大，所以當(dāng)開關(guān)S,Si都閉合時(shí)，電路中的電阻最小，由

TT2

P=U-可知，電路中的總功率最大，飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)；

（2）飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)時(shí)，電路為R2的簡單電路，則電路的功率：P加熱

飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)時(shí)，Ri與R2串聯(lián)，電路的功率為：P保溫=

P保溫R1+R2100Q+20Q

所以飲水機(jī)的保溫功率與加熱功率之比：二工

專項(xiàng)訓(xùn)|練二：如圖是某種電砂鍋的工作電路圖，S是溫控開關(guān)，當(dāng)S閉合時(shí)，電砂鍋

處于（填“加熱”或“保溫”）狀態(tài)；電砂鍋加熱時(shí)的功率為1100W,保溫時(shí)功率

為55W,則電阻尼為Q.

:多電阻并聯(lián)式雙檔位問題:

【例題二】如圖所示為某電烤箱的內(nèi)部簡化電路，Ri和R2均為電熱絲，正

常工作時(shí)，電烤箱有高溫與低溫兩個(gè)擋位。當(dāng)開關(guān)Si閉合、S2斷開時(shí)，電烤箱

處于（選填“高溫”或“低溫”）擋；某些物質(zhì)在很低的溫度時(shí)，電阻

就變成了0,這就是超導(dǎo)現(xiàn)象，此電烤箱的電阻絲（選填“能”或

“不能”）采用超導(dǎo)材料。

【答案】低溫；不能

【解析】（1）由電路圖可知，當(dāng)開關(guān)Si閉合、S2斷開時(shí)，電路為Ri的簡單

電路，當(dāng)開關(guān)Si、S2閉合時(shí)，Ri與R2并聯(lián)，根據(jù)電阻的并聯(lián)特點(diǎn)可知：Si閉合、

2

S2斷開時(shí)電路中的電阻最大（大于并聯(lián)時(shí)的總電阻），由P=治TI-可知，此時(shí)電路

的總功率最小，電烤箱處于保溫?fù)酰?/p>

（2）超導(dǎo)體的電阻為零，有電流通過時(shí)不會發(fā)熱，電烤箱是利用電流的熱效應(yīng)

工作的，所以電烤箱的電阻絲不能采用超導(dǎo)材料。

專項(xiàng)訓(xùn)練一：

如圖甲所示是一款加熱坐墊，內(nèi)部電源電壓恒為6V。簡化電路如圖乙所示，Ri、

R2均為電熱絲，坐墊有睡眠、保溫、加熱三擋，功率分別為4W、10W、16Wo

下列分析正確的是（）

A.閉合Si、斷開S2,坐墊處于睡眠擋，此時(shí)電路中的電流是L25A

B.閉合Si、S2,溫控開關(guān)從a點(diǎn)撥到b點(diǎn)，通過R2的電流變大

C.閉合Si、S2,溫控開關(guān)連接a點(diǎn)時(shí)，R2的功率為12W

D.閉合Si、S2,溫控開關(guān)連接b點(diǎn)時(shí)，坐墊的功率是16W

【答案】C

【解析】由圖乙可知，閉合S1、斷開S2時(shí)，電路為Ri的簡單電路，由P=

UI可知，睡眠擋時(shí)電路中的電流：I睡眠=型1=圖心0.67人，故A錯(cuò)誤；

U6V

由圖乙可知，閉合Si、S2時(shí)，Ri、R2并聯(lián)，溫控開關(guān)從a點(diǎn)撥到b點(diǎn)時(shí)R2接入

電路的電阻變大，由歐姆定律可知，通過R2電流的變小，故B錯(cuò)誤；

由并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知，閉合Si、S2,溫控開關(guān)連接a點(diǎn)時(shí)，Ri兩端的電壓與

TT2

睡眠擋時(shí)電壓相等，由P=UI=U-可知，止匕時(shí)R1的電功率P1=P睡眠=4W,閉合

R

TT2

SI、S2,溫控開關(guān)連接a點(diǎn)時(shí)，R2所在支路的電阻最小，由P=UI=￡■可知，

R2所在支路的電功率最大，電路總的電功率最大，加熱坐墊為加熱擋，此時(shí)電

路的總功率P加熱=16W,則R2的功率：

P2=P加熱-Pi=16W-4W=12W,故C正確；

n2

閉合SI、S2,溫控開關(guān)連接b點(diǎn)時(shí)，R2所在支路的電阻最大，由P=UI=1-可

知，R2所在支路的電功率最小，加熱坐墊為保溫?fù)酰深}意可知，此時(shí)坐墊的

功率是10W,故D錯(cuò)誤。故選C。

專項(xiàng)訓(xùn)練二:

電飯鍋是家中常用的用電器，下表是小宇家中一臺電飯鍋的銘牌,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化如圖所示,

其中R和兄都是電熱絲(不考慮溫度對電阻的影響).

(1)電飯鍋正常工作時(shí)，在加熱狀態(tài)下的總電流是多少？

(2)電阻兄的阻值是多少？

(3)一天，小宇斷開家中其他用電器，只接通電飯鍋且處于加熱狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)家中標(biāo)有“220

V10(20A)3000r/kW-h”的電能表5min內(nèi)轉(zhuǎn)了200圈，求電飯鍋此時(shí)的實(shí)際加熱功

率是多少？

額定電壓。220V.

頻率“50HZP

額定功率.

加熱。880W,

220V

保溫，44WP

三：單刀雙擲式多檔位問題:

如圖甲的多功能養(yǎng)生壺具有精細(xì)烹飪、營養(yǎng)量化等功能，深受市場認(rèn)可和歡迎。

圖乙是某品牌養(yǎng)生壺簡化電路圖。［p水=LOX103kg/m3,c水=4.2Xl()3j/(kg?℃),

g取lON/kg]

項(xiàng)目參數(shù)

電源電壓(V)220

低溫?fù)豕β?W)275

中溫?fù)豕β?W)550

高溫?fù)豕β?W)1100

容積(L)1

由題中所給信息回答以下問題:

(1)養(yǎng)生壺為高溫?fù)酰_關(guān)的狀態(tài)是。

(2)Ri=Q。

(3)養(yǎng)生壺處于低溫?fù)豕ぷ鲿r(shí)，電路中的電流大小為Ao

(4)使用高溫?fù)鯇⒊鯗厥?5℃的一壺水(1L)加熱到95℃,用時(shí)5min,此次

燒水的效率為

【答案】(1)Si閉合，S2撥到B；(2)88；(3)1.25；(4)89.1%

【解析】：(1)當(dāng)Si閉合，S2撥到B時(shí)，Ri、R2并聯(lián)；當(dāng)Si斷開，S2撥到A

時(shí)，Ri、R2串聯(lián)；當(dāng)Si閉合，S2撥到A時(shí)，電路為Ri的簡單電路；因?yàn)椴⒙?lián)

電路的總電阻小于各支路的電阻，串聯(lián)電路中的總電阻大于各串聯(lián)導(dǎo)體的電阻，

?2

由P=UI=*可知，Ri、R2并聯(lián)時(shí)，電路中的電阻最小，電功率最大，養(yǎng)生壺

為高溫?fù)?；Ri、R2串聯(lián)時(shí)，電路中的電阻最大，電功率最小，養(yǎng)生壺為低溫?fù)酰?/p>

路為Ri的簡單電路時(shí)，養(yǎng)生壺為中溫?fù)?；因此養(yǎng)生壺為高溫?fù)?，開關(guān)的狀態(tài)是：

Si閉合，S2撥到B；

2

(2)因?yàn)橹袦負(fù)鯐r(shí)，電路為Ri的簡單電路，所以，由P=UI=n*可知，Ri的

阻直"=RL缶=*=由

(3)由P=UI可知，養(yǎng)生壺處于低溫?fù)豕ぷ鲿r(shí)，電路中的電流：I低溫=號遢■=

275L=1.25A;

220V

(4)由P=I■可知，養(yǎng)生壺高溫?fù)跫訜嵯牡碾娔埽篧=PSfit=1100WX5X60s

t

=3.3X1O5J,由p=e可知，水的質(zhì)量為：m=p水V=1.0X103kg/m3xiXl(r3m3

=lkg；水吸收的熱量：Q吸=<:水111八1=4.2乂10311/(1^?℃)*11^><(95℃-25℃)

5294X1C

=2.94X10J,養(yǎng)生壺的燒水效率：n=3^.X100%=->Jx100%

W3.3X10bJ

89.1%o

專項(xiàng)訓(xùn)練一:

如圖甲所示是額定電壓為220V的家用智能電熱馬桶蓋，其電路圖如圖乙所示,

Ri和R2是兩個(gè)電阻器(電熱絲)，開關(guān)S2可接a或b,通過開關(guān)Si和S2的不同

接法組合，可實(shí)現(xiàn)“高、中、低”三溫?fù)跽{(diào)節(jié)加熱功能(如表)，求：

便座加熱

甲乙

S1斷開斷開閉合閉合

S2接b接a接a接b

功率Po=OPi=22WP2=44WP3

(1)Ri的阻值;

(2)R2的阻值;

(3)高溫?fù)豕β蔖3；

(4)馬桶圈材料的比熱容c=0.44X103j/(kg?℃),當(dāng)馬桶蓋功率為高溫?fù)豕?/p>

率時(shí)，質(zhì)量為300g的馬桶圈升溫10℃時(shí)所用的時(shí)間。(不計(jì)熱量損失)

【解析】(1)由圖乙可知，當(dāng)Si閉合、S2接a時(shí)，只有Ri工作，表格數(shù)

TT2TJ2

據(jù)可知，此時(shí)電路中的功率P2=44W,由P=1L可知，Ri的阻值：Ri=W-=

RP2

(220V)2

=U00Q；

44W

(2)由圖乙可知，當(dāng)Si斷開、S2接a時(shí)，Ri、R2串聯(lián)；根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，此

時(shí)的功率：Pi=22W,

由「=衛(wèi)1可知，Ri、R2的串聯(lián)總電阻：R=f=-(220V)1=2200Q,

RPl22V

根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)可知，R2的阻值：R2=R-R1=220011-11000=11000；

(3)由圖乙可知，當(dāng)Si閉合、S2接b時(shí)，Ri、R2并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電阻特

2

點(diǎn)可知，此時(shí)電路中的總電阻最小，由P=TT*可知，電路中的總功率最大，馬

桶蓋處于高溫?fù)?

R2的電功率足啜;察2=44W,高溫?fù)豕β?P3=P2+P2，=44W+44W

=88W；

(4)馬桶圈吸收的熱量：(^=cmAt=0.44X103j/(kg?℃)X3OOXl(y3kgXio℃

=1320J,

不計(jì)熱量損失，馬桶蓋消耗的電能：W=Q吸=1320J,由P=M可知，馬桶蓋高

t

溫?fù)豕ぷ鞯臅r(shí)間：t=4=1^2L=i5s。

P388W

答：(1)Ri的阻值為1100Q；

(2)R2的阻值1100ft；

(3)高溫?fù)豕β蔖3為88W；

(4)當(dāng)馬桶蓋功率為高溫?fù)豕β蕰r(shí)，質(zhì)量為300g的馬桶圈升溫10℃時(shí)所用的

時(shí)間為15so

專項(xiàng)訓(xùn)練二：

小明家買了一臺電烤箱，有低、中、高三個(gè)擋位的發(fā)熱功率，如圖是其內(nèi)部簡化電路圖，開

關(guān)S1可分別與觸點(diǎn)a、6接觸.(已知：七=48.4Q,兄=96.8Q,且電源電壓保持不變)

(1)當(dāng)開關(guān)&置于6端、S,斷開時(shí)，此電路的連接方式是聯(lián).

⑵當(dāng)開關(guān)8置于6端、&閉合時(shí)，此電路消耗的電功率是W.

(3)電烤箱在高擋位正常工作100s消耗的電能是J.

課后作業(yè):

1.自動飲水機(jī)已經(jīng)普遍用于車站、學(xué)校等公共場所，它的簡化電路圖如圖所

示，電熱絲電阻分別為心、R2,請根據(jù)說明書提供的信息計(jì)算:

飲水機(jī)參數(shù)

熱水溫度：＞90℃

熱膽容積：2L

額定功率：1000W

保溫功率：40W

額定電壓：220V

頻率：50Hz

(1)開關(guān)Si斷開時(shí)，飲水機(jī)處于(填“加熱”或“保溫”)狀態(tài)。

(2)電熱絲舟的阻值

2.某型號的電飯鍋有兩擋，分別是高溫?zé)髶鹾捅乇垞酰湓砣鐖D所

示(虛線框內(nèi)為電飯鍋的發(fā)熱部位)，已知Ri=44dR2=2156QO

(1)開關(guān)S置于(填“1”或"2”)擋時(shí)是高溫?zé)髶?，它的功率是多大?/p>

(2)保溫嫻飯時(shí)電路中電流是多少？10min產(chǎn)生的熱量是多少？

(3)若只要求保溫炯飯擋的功率提升10%,請通過計(jì)算具體說明改進(jìn)措施。

<220V〉

3.電熱飲水機(jī)是生活常用電器，小麗同學(xué)從說明書上了解到飲水機(jī)有加熱和

保溫兩種功能，可由機(jī)內(nèi)溫控開關(guān)Si進(jìn)行自動控制，并給我們提供了如下部分

數(shù)據(jù)和電路圖，如圖所示。請解答以下問題(不考慮溫度對電阻的影響)：

額定電壓220V