专题练习 10 挡位问题专练
类型1 两挡位电热器
1.（辽宁大连中考）某品牌家用电炒锅的简化电路如图所示，电源电压为220 V，R1、R2是发热电阻，R2的阻值为88 Ω。开关S接a时为高温挡，高温挡功率为2 200 W；开关S接b时为低温挡。试求：
(1)电阻R1的阻值；
(2)低温挡工作时电路中的电流；
(3)低温挡工作5 min电流做的功。
(1)当开关S接a时，只有R1接入电路，为高温挡，R1的阻值R1＝＝＝22 Ω；
(2)当开关S接b时，R1、R2串联，为低温挡，此时电路中的总电阻R总＝R1＋R2＝22 Ω＋88 Ω＝110 Ω，
低温挡工作时电路中的电流I＝＝＝2 A；
(3)低温挡工作5 min电流做的功W＝UIt＝220 V×2 A×5×60 s＝1.32×105 J。
2.（广东中考）题图甲是用某款3D打印笔进行立体绘画时的场景，打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化；加热电路简化后如图所示，电源电压恒为6 V，R1和R2为发热电阻丝，只闭合S1时低温挡工作，S1、S2都闭合时高温挡工作，高温挡和低温挡的功率比为4∶3，R1＝4 Ω。忽略电阻丝阻值随温度的变化，求：
(1)低温挡工作时，通过R1的电流；
(2)低温挡的功率；
(3)R2的电阻值。
(1)电源电压恒为6 V，只闭合S1时，电路为R1的简单电路，则R1两端电压为6 V，R1＝4 Ω，根据欧姆定律可得IR1＝＝＝1.5 A；
(2)只闭合S1时低温挡工作，电压为6 V，则低温挡的电功率P低＝＝＝9 W；
(3)S1、S2都闭合时高温挡工作，R1和R2并联，高温挡和低温挡的功率比为4∶3，即＝，
则高温挡的功率为P高＝12 W，
电路并联，总功率等于各支路功率之和，即P高＝P低＋PR2，
则R2的电功率PR2＝P高－P低＝12 W－9 W＝3 W，
根据P＝可得，R2的电阻值R2＝＝＝12 Ω。
3.（河北石家庄期中）如图所示是某品牌电饭煲的原理图。它有加热和保温两挡，通过开关S进行调节，R1与R2为阻值不同的电热丝。现在将该电饭煲接在220 V的电源上，用加热挡工作时，电路的总功率为1 000 W；用保温挡工作时，电路的总功率为440 W。求：
(1)电热丝R1的阻值；
(2)当电饭煲处于保温挡时，电路中的电流；
(3)电热丝R2的阻值。
(1)如图所示，根据P＝可知，当开关S断开时，两电阻串联，电阻较大，功率较小，为保温挡；当S闭合时，R2短路，电路为R1的简单电路，功率较大，为加热挡。故电热丝R1的阻值是
R1＝＝＝48.4 Ω
(2)当电饭煲处于保温挡时，电路中的电流是
I保温＝＝＝2 A
(3)串联时电路中总电阻为
R＝＝＝110 Ω
电热丝R2的阻值是
R2＝R－R1＝110 Ω－48.4 Ω＝61.6 Ω
答：(1)电热丝R1的阻值是48.4 Ω；
(2)电路中的电流是2 A；
(3)电热丝R2的阻值为61.6 Ω。
4.（山东淄博中考）有一款养生壶，其加热原理如图所示。养生壶的额定电压为220 V，R1、R2均是发热电阻，其中R2＝506 Ω。养生壶正常工作时，开关置于“1”为加热挡，电路中电流为5 A；开关置于“2”为保温挡。求：
(1)当开关置于“1”时，R1的阻值及R1消耗的电功率；
(2)当开关置于“2”时，养生壶1 min消耗的电能；
(3)将壶内500 g的水从20 ℃加热到100 ℃，水吸收的热量。［c水＝4.2×103 J/(kg·℃)］
(1)当开关置于“1”时，电路为R1的简单电路，由欧姆定律可知，R1的阻值R1＝＝＝44 Ω，
由P＝UI＝I2R得，R1消耗的电功率P1＝I2R1＝(5 A)2×44 Ω＝1 100 W；
(2)当开关置于“2”时，电阻R1和R2串联，电路的总电阻R＝R1＋R2＝44 Ω＋506 Ω＝550 Ω，
养生壶1 min消耗的电能W＝Pt＝t＝×60 s＝5.28×103 J；
(3)养生壶加热时，水吸收的热量Q吸＝cm(t1－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×0.5 kg×(100－20)℃＝1.68×105 J。
类型2 三挡位电热器
5.（河北唐山迁安市期末）李明家安装了电热水龙头，其电路如图甲所示，R1、R2为电热丝，通过调节旋钮可使扇形开关S同时接触两个相邻的触点，从而实现冷水、温水、热水挡之间的切换。某次李明使用电热水龙头的过程中，水龙头的功率随时间的变化关系如图乙所示。已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，求：
(1)当开关2、3触点接触时，过R1的电流大小和电热丝R1的阻值。
(2)水龙头在本次过程中消耗的总电能。
(3)水龙头在本次过程中把0.3 kg的水从20 ℃加热到30 ℃，本次过程的加热效率。
(1)由乙图可知，当开关2、3触点接触时，电路为只有R1的简单电路，由P＝可知，此时电阻大，功率小，为保温挡，由丙图可知功率为880 W，则过R1的电流大小I1＝＝＝4 A，电热丝R1的阻值R1＝＝＝55 Ω；
(2)由乙图可知，水龙头在温水挡工作10 s，在热水挡工作10 s，水龙头在本次过程中消耗的总电能Q总＝W总＝W温＋W热＝P温t1＋P热t2＝880 W×10 s＋2 270 W×10 s＝31 500 J；
(3)把0.3 kg的水从20 ℃加热到30 ℃，水吸收的热量Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/kg·℃×0.3 kg×(30 ℃－20 ℃)＝1.26×104 J，
本次过程的加热效率η＝＝×100%＝40%。
6.（河北石家庄阶段练习）一款电热水壶的内部部分简化电路如图所示，通过开关S1和S2的不同接法组合，可以实现高、中、低温三种挡位切换，R1、R2均为加热电阻（阻值不变）。其部分参数如下表所示。求：［已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)］
额定电压 220 V
额定功率
高温挡880 W
中温挡440 W
低温挡220 W
(1)电热水壶中的1 kg水从25 ℃加热到75 ℃，吸收的热量；
(2)当S1闭合、S2接2时，电热水壶加热5 min产生的热量；
(3)R2的阻值。
(1)电热水壶中的1 kg水从25 ℃加热到75 ℃，吸收的热量为
Q＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(75－25) ℃＝2.1×105 J
(2)当S1闭合、S2接2时，电路为定值电阻R1的简单电路，此时电路中的总电阻处于中间大小，根据P＝可知，处于中温挡，则电热水壶加热5 min产生的热量为
Q＝W＝P中温t＝440 W×5×60 s＝1.32×105 J
(3)当该电路处于高温挡时，电路中的总电阻最小，据图可知两电阻R1、R2并联时，电路中的总电阻最小，已知高温挡的电功率为880 W，即R1、R2并联以后的总功率为880 W，则定值电阻R2的电功率为
P2＝P高温－P中温＝880 W－440 W＝440 WR2的阻值为
R2＝＝＝110 Ω
答：(1)吸收的热量为2.1×105 J；
(2)产生的热量为1.32×105 J；
(3)R2的阻值为110 Ω。
7.（湖南岳阳二模）小艾家买了一个三挡位的多功能电热锅，电热锅加热板部分的简化电路如图甲所示，R1、R2是定值电阻，可通过旋转开关实现高、中、低挡位切换。电烤炉的相关参数如表格所示，问：
额定电压 220 V
高温挡功率
中温挡功率 800 W
低温挡功率 400 W
(1)电热锅R1、R2的电阻阻值是多少？
(2)若在用电高峰期，电热锅在中温挡单独工作30 min时使图乙中的电能表表盘转动972 r，则家庭电路的实际电压为多少？
(3)在额定电压下，电热锅高温挡的功率是多少？
(1)由图甲可知，旋转开关接2时，只有R1接入电路，根据P＝可知，为中温挡，故R1的电阻为
R1＝＝＝60.5 Ω
旋转开关接1时，R1与R2串联，阻值最大，根据P＝可知，功率最小，为低温挡，故R2的电阻为
R2＝－R1＝－60.5 Ω＝60.5 Ω
(2)电热锅在中温挡单独工作30 min消耗的电能为
W＝×3.6×106 J＝1.166 4×106 J
此时中温挡的实际功率为
P实＝＝＝648 W
家庭电路的实际电压为
U实＝＝＝198 V
(3)由图甲可知，旋转开关接3时，R1与R2并联，阻值最小，功率最大，为高温挡，在额定电压下，电热锅高温挡的功率为
P高＝＋＝＋＝1 600 W
答：(1)R1的电阻为60.5 Ω，R2的电阻为60.5 Ω；
(2)实际电压为198 V；
(3)电热锅高温挡的功率为1 600 W。专题练习 10 挡位问题专练
类型1 两挡位电热器
1.（辽宁大连中考）某品牌家用电炒锅的简化电路如图所示，电源电压为220 V，R1、R2是发热电阻，R2的阻值为88 Ω。开关S接a时为高温挡，高温挡功率为2 200 W；开关S接b时为低温挡。试求：
(1)电阻R1的阻值；
(2)低温挡工作时电路中的电流；
(3)低温挡工作5 min电流做的功。
2.（广东中考）题图甲是用某款3D打印笔进行立体绘画时的场景，打印笔通电后，笔内电阻丝发热使笔内绘画材料熔化；加热电路简化后如图所示，电源电压恒为6 V，R1和R2为发热电阻丝，只闭合S1时低温挡工作，S1、S2都闭合时高温挡工作，高温挡和低温挡的功率比为4∶3，R1＝4 Ω。忽略电阻丝阻值随温度的变化，求：
(1)低温挡工作时，通过R1的电流；
(2)低温挡的功率；
(3)R2的电阻值。
3.（河北石家庄期中）如图所示是某品牌电饭煲的原理图。它有加热和保温两挡，通过开关S进行调节，R1与R2为阻值不同的电热丝。现在将该电饭煲接在220 V的电源上，用加热挡工作时，电路的总功率为1 000 W；用保温挡工作时，电路的总功率为440 W。求：
(1)电热丝R1的阻值；
(2)当电饭煲处于保温挡时，电路中的电流；
(3)电热丝R2的阻值。
4.（山东淄博中考）有一款养生壶，其加热原理如图所示。养生壶的额定电压为220 V，R1、R2均是发热电阻，其中R2＝506 Ω。养生壶正常工作时，开关置于“1”为加热挡，电路中电流为5 A；开关置于“2”为保温挡。求：
(1)当开关置于“1”时，R1的阻值及R1消耗的电功率；
(2)当开关置于“2”时，养生壶1 min消耗的电能；
(3)将壶内500 g的水从20 ℃加热到100 ℃，水吸收的热量。［c水＝4.2×103 J/(kg·℃)］
类型2 三挡位电热器
5.（河北唐山迁安市期末）李明家安装了电热水龙头，其电路如图甲所示，R1、R2为电热丝，通过调节旋钮可使扇形开关S同时接触两个相邻的触点，从而实现冷水、温水、热水挡之间的切换。某次李明使用电热水龙头的过程中，水龙头的功率随时间的变化关系如图乙所示。已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，求：
(1)当开关2、3触点接触时，过R1的电流大小和电热丝R1的阻值。
(2)水龙头在本次过程中消耗的总电能。
(3)水龙头在本次过程中把0.3 kg的水从20 ℃加热到30 ℃，本次过程的加热效率。
6.（河北石家庄阶段练习）一款电热水壶的内部部分简化电路如图所示，通过开关S1和S2的不同接法组合，可以实现高、中、低温三种挡位切换，R1、R2均为加热电阻（阻值不变）。其部分参数如下表所示。求：［已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)］
额定电压 220 V
额定功率
高温挡880 W
中温挡440 W
低温挡220 W
(1)电热水壶中的1 kg水从25 ℃加热到75 ℃，吸收的热量；
(2)当S1闭合、S2接2时，电热水壶加热5 min产生的热量；
(3)R2的阻值。
7.（湖南岳阳二模）小艾家买了一个三挡位的多功能电热锅，电热锅加热板部分的简化电路如图甲所示，R1、R2是定值电阻，可通过旋转开关实现高、中、低挡位切换。电烤炉的相关参数如表格所示，问：
额定电压 220 V
高温挡功率
中温挡功率 800 W
低温挡功率 400 W
(1)电热锅R1、R2的电阻阻值是多少？
(2)若在用电高峰期，电热锅在中温挡单独工作30 min时使图乙中的电能表表盘转动972 r，则家庭电路的实际电压为多少？
(3)在额定电压下，电热锅高温挡的功率是多少？
