备战2021 中考物理专题复习 专题55 电器设备使用中的物理中考问题

专题55  电器设备使用中的物理问题

在生产生活和科学研究中，经常看到用到的电器设备有电视机、洗衣机、电饭锅、电脑、手机、电风扇、电炉子等成千上万中，电气设备工作时，用到许多物理知识，中考试题年年考，在解决这类物理问题会经常运用下列物理知识：

1.自动开关断开时为保温状态，自动开关闭合时为加热状态。依据是自动开关断开时电功率小于自动开关闭合时的电功率。

2.电器正常工作消耗的电能公式：W=Pt

3.电器产生的焦耳热量公式：Q=I2Rt

4.电功率计算公式：P=I2R= U2/R=IU

5.串并联电路中电流、电压特点和欧姆定律

6.凸透镜成像规律

7.压强公式P=F/S

【例题1】（2020山东聊城）下表是小明家电饭煲铭牌的部分信息，小明家电能表的示数如图所示。把电饭煲接在家庭电路中使用时，下列说法错误的是（　　）

A. 电饭煲是利用电流的热效应工作的

B. 电饭煲在中挡正常工作时电热丝阻值比低挡正常工作时小

C. 电饭煲在高挡正常工作10min，消耗的电能是1.08×104J

D. 若家中只接入电饭煲，在高挡正常工作10min，电能表示数将变成7328.6kW·h

【答案】D

【解析】A．电饭煲是利用电流的热效应工作的，将电能转化为内能，故A正确，不符合题意；

B．由R=可知，电压不变，P越大，R越小，中挡时的电功率大于低挡时的功率，电压不变，所以在中挡正常工作时电热丝阻值比低挡正常工作时小，故B正确，不符合题意；

C．电饭煲在高挡正常工作10min，消耗的电能

W=Pt=1800W×10×60s=1.08×104J

故C正确，不符合题意；

D．若家中只接入电饭煲，在高挡正常工作10min，消耗的电能

W=Pt=1.8kW×h=0.3kW·h

电能表示数将变成7325.6kW·h+0.3kW·h=7325.9kW·h

故D错误，符合题意。

【对点练习】如图所示是用来测量电能的仪表，这只电表此时的读数是　　kWh，当电路中只有一个电饭煲接入电路，正常工作l2min。发现此电能表的转盘转过了500转。则这个电饭煲的额定功率是　　W。

【答案】231.0；1000。

【解析】由图可知，电能表此时的读数为231.0kWh，

2500r/kWh 表示电路中每消耗1kWh的电能，电能表转盘转过2500r，

则电能表的转盘转过了500转，电饭煲消耗的电能：W==0.2kWh，

电饭煲正常工作l2min，则该电饭煲的额定功率：

P=W/t=0.2kWh/(12/60h)=1kW=1000W

【例题2】（2020山东聊城）电冰箱是现代家庭的常用电器，它内部的电路元件主要包括压缩机（其主要部件是电动机）和冷藏室内的照明灯。如图所示是一台能正常工作的电冰箱的简化电路图，下列判断正确的是（　　）

A. 电路图中的照明灯与电动机是串联的

B. 冰箱门关闭时，灯开关断开，照明灯熄灭

C. 冰箱内温度降低到设定温度时，电动机停止工作

D. 电动机利用了电磁感应的原理使线圈转动起来

【答案】BC

【解析】AB．由图可知，电路是两条支路，一条是温控开关控制电动机，另一条是灯开关控制照明灯，电动机和照明灯是并联的，冰箱门关闭时，灯开关断开，照明灯不亮，故A错误，B正确；

C．冰箱内温度降低到设定温度时，温控开关自动断开，电动机停止工作，故C正确；

D．电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，故D错误。

【对点练习】电冰箱是常用家用电器，其内部结构如图所示．它是利用制冷剂把冰箱里的热“搬运”到冰箱的外面，使冰箱内部温度降低．请根据你对冰箱的认识及所学的物理知识回答以下问题：

（1）冰箱内的压缩机与照明灯的连接方式是串联还是并联？为什么？

（2）冰箱里面温度较低，而外壳摸起来却较热．请说明冰箱外壳较热的主要原因是什么?

【答案】见解析。

【解析】（1）并联压缩机和照明灯可以单独工作互不影响（其它表述合理均可）

（2）制冷剂在冷冻室内汽化吸热，在冷凝器内液化放热（答出汽化吸热、液化放热即可得分）

【例题3】（2020齐齐哈尔）在家庭用电的调查活动中，小明听妈妈说“使用20W的白炽灯比使用60W的白炽灯省电”。小明经过研究发现，这种说法是指它们正常工作相同的时间，使用额定功率为20W的白炽灯比使用额定功率为60W的白炽灯消耗的电能　   　（选填“少”或“多”）。小明关闭电灯后，发现家中电冰箱仍在工作，说明电冰箱和电灯是　   　（选填“串联”或“并联”）的。

【答案】少；并联。

【解析】（1）灯泡正常工作时的实际功率等于额定功率，由W＝Pt可知，在灯泡正常工作相同时间时，使用额定功率为20W的白炽灯比使用额定功率为60W的白炽灯消耗的电能少；

（2）并联电路中各用电器互不影响，关掉电灯后，电冰箱仍能工作，这说明它们是并联连接的。

【对点练习】学校宿舍走廊的路灯容易损坏，经常被更换，电工小段在原来的位置接入两盏与原来一样的白炽灯，同学们发现很长时间灯虽然没有坏，但这两盏灯比原来用一盏时还要暗，由此：

（1）同学们猜想了这两盏灯的连接方式是______（选填“串联”或“并联”），你的依据是因为两盏灯的总功率比原来一盏灯的功率要______（选填“大”或“小”）。

（2）电工小段这样做能否省电?理由是什么?

答：两灯泡串联电阻R变大，根据P=U2/R可知，当电压U一定时，功率P____(选填“变大”、“变小”或“不变”），又由W＝Pt可得，当通电时间t一定时，消耗电能W_____(选填“变大”、“变小”或“不变”），所以两盏灯比原来一盏灯要_____（选填“省电”或“费电”）

答案：（1）串联，小。（2）变小，变小，省电。

解析：（1）两盏灯在一起比原来还暗，说明两盏灯的总功率比原来一盏灯功率还要小，即每盏灯的实际功率比额定功率都小得多，所以两盏灯的实际电压比额定电压要小，即两盏灯是串联的。

（2）串联的两灯泡总电阻增大，由P＝U2/R可知，在电压一定时，总功率减小，由W=Pt可知，在时间一定时，消耗的电能变小，是省电的。 

【例题4】（2019南京）某款迷你电饭煲有加热和保温两档．其电路如图所示，已知R1=88Ω，R2=2112Ω．开关S置于　　（选填“1”或“2”）时是保温挡，保温10min产生的热量是　　J．

【答案】2；13200． 

【解析】根据公式P=判定保温档时开关的位置；根据Q=W=t求出产生的热量．

开关接1时，电阻R2被短路，电路中只有R1=88Ω；开关接2时，电阻R2和R1；串联接入电路中，电路的总电阻为R=R1+R2=88Ω+2112Ω=2200Ω；

在电压不变的情况下，根据公式P=可知，开关接2时功率小，为保温档；

保温10min产生的热量为：

Q=W=t=×600s=13200J．

【对点练习】某品牌电热水器有慢加热、快加热和保温三个工作状态。铭牌上的部分参效如下表所示，其中快加热功率参数模糊不清，它能够把水加热到的最高温度为75℃．简化电路如图所示，R1、R2均为加热电阻〔温度对电阻的影响忽略不计）。若电热水器中已装满质量为40kg、温度为25℃的水。请完成下列问题：[已知水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃）〕

（1）用该电热水器把水加热到最高温度，水需要吸收的热量。

（2）开关S1闭合，S2接b，电热水器处于慢加热工作状态，求R1的阻值。

（3）若加热电阻产生的热量有84%被水吸收，用该电热水器把原有的水加热到最高温度，用快加热比用慢加热节约多少秒？（结果保留整数）

【答案】（1）用该电热水器把水加热到最高温度，水需要吸收的热量为8.4×106J。

（2）R1的阻值为40Ω；

（3）用快加热比用慢加热节约4132s。

【解析】（1）水需要吸收的热量：

Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（75℃﹣25℃）=8.4×106J；

（2）开关S1闭合、S2接b时，电路为R1的简单电路，电热水器处于慢加热档，

由P=可得，电阻R1的阻值：

R1===40Ω；

（3）开关S1断开、S2接b时，R1与R2串联，电路中电阻最大，总功率最小，电热水器处于保温档，

此时电路的总电阻： 

R串===80Ω，

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，

所以，R2的阻值：

R2=R串﹣R1=80Ω﹣40Ω=40Ω；

开关S1闭合、S2接a时，R1与R2并联，电路中电阻最小，总功率最大，电热水器处于快加热档；

由电阻的并联可得：=+，

即=+，

解得R并=20Ω，

则快加热功率：P快加热===2420W，

加热电阻产生的热量有84%被水吸收，用该电热水器把原有的水加热到最高温度，

则由η=可得，消耗的电能：

W===1×107J，

分别用慢加热档和快加热档加热时，水吸收的热量不变、且热效率也不变，所以用两档加热时消耗的电能相同，都为W=1×107J，

由P=可得，用快加热所用的时间：

t快==≈4132s；

由P=可得，用慢加热所用的时间：

t慢==≈8264s；

则用快加热比用慢加热节约的时间：△t=t慢﹣t快=8264s﹣4132s=4132s。

一、选择题

1.电炉工作时，根据焦耳定律可知，相同时间内电炉丝产生的热量比导线多，所以电炉丝热得发红而连接电炉丝的导线不太热，其原因是（　　）

A．电炉丝的电阻较大 B．电炉丝与导线是并联的

C．电炉丝的横截面大 D．通过电炉丝的电流较大

【答案】A

【解析】电炉子在使用时，电炉丝和导线串联，I电炉丝=I导线，通电时间t相同，

因为Q=I2Rt，R电炉丝＞R导线，

所以电流产生的热量：Q电炉丝＞Q导线，

从而出现电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热的现象。

2.KTV丰富了人们的业余文化生活，唱歌时用的麦克风(动圈式话筒)如图所示，它的工作原理是:对着话筒说话时，话筒将声音转变为随声音变化的电流，然后经扬声器(喇叭)还原为声音.麦克风工作原理与下列装置的工作原理相同的是（   ）

【答案】C

【解析】本题考查电磁感应．从麦克风(动圈式话筒)的工作原理:对着话筒说话时，话筒将声音转变为随声音变化的电流可以判断麦克风的工作原理与电磁感应相同，故C正确；图A是电磁铁，不符合题意，故A错误；图B是奥斯特实验，说明电流周围存在磁场，不符合题意，故B错误；图D说明通电导体在磁场中受到力的作用，不符合题意，故D错误．

3.近来共享电动汽车成为人们低碳出行的交通工具，某共享汽车30min行驶20km，则该车的平均速度为（  ）

A．40km/h      B．1.5km/min    C．15m/s    D．40m/s

【答案】A

【解析】根据v=s/t算出平均速度即可解答。1m/s=3.6km/h

共享汽车行驶的路程s=20km，时间t=30min=1/2h；

共享汽车的平均速度：v=s/t=20km/1/2h=40km/h=40×1km/60min=0.67km/min

=40×1000m/3600s=11.1m/s，故A正确，BCD错误。

4.手机工作原理可简化为如图所示电路，R 是阻值已知的定值电阻，U是手机工作部件两端电压，I是电路中的电流。手机在工作过程中，电池的电压会发生变化，U与I的比值会随着I的变化而变化。手机正常工作时，要对U和I进行监测。若测量出UR，则(    )

A．只能监测U               B．只能监测I

C．既能监测U，又能监测I   D．既不能监测U，也不能监测I

【答案】B

【解析】监测UR的变化，根据R的阻值可以算出电路中的电流I，并且手机电池的电压也是变化的，所以无法知道U的数值。当电路中的电流I发生变化时，U与I的比值也会变化，即手机工作部件的电阻会变化，所以电压U无法监测。

5.如图所示是一种环保型手电筒.使用它时只要将它来回摇晃.就能使灯泡发光。下列四幅图中能反映这种手电筒的工作原理的是（  ）

【答案】A

【解析】选项A是电磁感应现象，证明了磁可以生电，发电机的原理就是电磁感应现象，选项B是奥斯特实验说明电可以生磁;选项C是研究电磁铁的磁性的强弱与电流强弱的关系，选项D是磁场对通电导线有力的作用，电动机就是根据此原理制成的。使用手电筒时只要将它来回摇晃就能使灯泡发光，消耗了机械能，获得了电能，此过程将机械能转化为电能，是电磁感应现象，故选项A符合题意。

6.家庭常用的电吹风既能吹冷风又能吹热风。下列电路中最符合电吹风工作要求的是（　　）

【答案】A

【解析】由题知，电吹风能吹冷风又能吹热风，即电路中电动机可以单独工作，也可以是电动机和电热丝同时工作。由此分析各选项解答即可。

A.由图知，S1闭合时只有电动机工作，吹冷风；再闭合S2时，加热器和电动机并联，两者都能工作，此时吹热风，故A符合题意；

B.由图知，S1闭合时只有加热器工作，两开关都闭合加热器和电动机同时工作，只有热风没有冷风，故B不合题意；

C.由图知，S1闭合时加热器与电动机串联，再闭合S2时，只有电动机工作，但电动机和加热器串联时两者相互影响，故C不合题意；

D.由图知，S1闭合时电动机和加热器都工作，当两开关都闭合时只有加热器工作，故D不合题意。

7．某型号电吹风，电动机和电热丝串联．电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风，电动机线圈电阻为R1，电热丝电阻为R2．将电吹风接入电压为U的电源后，通过的电流为I，消耗的电功率为P，同学们得到了四个关系式．下列选项中，关系式均正确的是（　　）

①UI＞P    ②P=I2（R1+R2）     ③UI=P    ④P＞Ⅰ2（R1+R2）

A．①②      B．②③   C．①④    D．③④

【答案】D．

【解析】在计算电功率的公式中，总功率用P=IU来计算，发热的功率用P=I2R来计算，如果是计算纯电阻的功率，这两个公式的计算结果是一样的，

但对于电动机等非纯电阻，第一个计算的是总功率，第二个只是计算发热的功率，这两个的计算结果是不一样的．

电吹风消耗的电功率P是总功率，总功率的大小应该用P=UI来计算，所以总功率P=UI，故①错误，③正确；

由题意知，该电吹风中电动机和电热丝串联，电路中电流为I，

电吹风中发热的功率要用P热=I2R来计算，所以总的发热功率为P总热=I2（R1+R2），

因为电吹风工作时将电能转化为机械能和内能，

所以，吹风机的总功率要大于发热部分的功率，即P＞Ⅰ2（R1+R2），故②错误，④正确．

8.电子驱蚊器利用变频声波直接刺激蚊虫中枢神经，使其非常痛苦，食欲不振，繁殖力下降，无法在此环境生存，从而达到驱蚊的目的其部分参数见表格，取g=10N/kg关于驱蚊器下列说法错误的是（　　）

A．驱蚊器的重力为0.6N

B．驱蚊器发出的声音能被正常人听到

C．驱蚊器刺激蚊虫中枢神经利用的是超声波

D．驱蚊器工作10h消耗电能为0.02kW•h

【答案】B

【解析】根据重力计算公式G=mg求出重力；人的听觉范围20～20000Hz；振动低于20Hz的为次声波，高于20000Hz的为超声波，根据公式W=Pt，求出10h消耗的电能。

A.驱蚊器的重力，G=mg=0.06kg×10N/kg=0.6N，故A正确；

B.人的听觉范围20～20000Hz；22kHz～55kHz超出了人的听觉范围，故驱蚊器发出的声音不能被正常人听到，故B错误；

C.22kHz～55kHz超出了人的听觉范围，故驱蚊器刺激蚊虫中枢神经利用的是超声波，故C正确；

D.蚊器工作10h消耗电能为W=0.002kW×10h=0.2kW•h，故D正确。

二、填空题

9.“5G时代”已经来临，手机功能日益强大。人们在使用手机通话时是靠________来传递信息的；使用手机拍照时是利用________透镜来成像的。   

【答案】 电磁波；凸

【解析】“5G时代”已经来临，手机功能日益强大。人们在使用手机通话时是靠电磁波来传递信息的；使用手机拍照时是利用凸透镜来成像的。

10.为了公民的安全，公安部门在很多路口安装监控摄像头，如图所示，它可以拍下作案嫌疑人的现场照片，拍照时，摄像头的镜头相当于一个　  　（选填“凸”或“凹”）透镜，所成的像是缩小的　  　（选填“实”或“虚”）像。

【答案】凸；实。

【解析】摄像机的镜头是一个凸透镜，掌握凸透镜成像的规律，知道当物距大于2倍焦距时，成倒立缩小的实像。摄像头的镜头相当于一个凸透镜，拍摄违章行驶或发生交通事故的现场照片时，物距远大于2倍焦距，所以此时成倒立、缩小的实像。

三、分析交流题

11．（2020齐齐哈尔）初春时节，新冠疫情来袭，小征的爸爸是一名志愿者，每天结束忙碌的工作后，为了小区的群众安全，义务到小区门卫岗亭值夜班，岗亭里没有暖气，为了给爸爸取暖，小征把家里的电取暖器送到岗亭使用。接通电源工作一段时间后，小征发现电阻丝热的发红，而连接电阻丝的导线却不怎么热。请你根据学过的物理知识，帮助小征解释产生此现象的原因。

【答案】见解析。

【解析】因为电阻丝和导线是串联，通过的电流相等。但电阻丝的电阻比导线的电阻大得多，根据Q＝I2Rt，在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，所以电阻丝热的发红，而连接电阻丝的导线却不怎么热。

四、综合题

12.（2020天津）某校师生自制了一台电烘箱｡电烘箱的电阻丝通过5A的电流时，10min可产生的热量｡求：

(1)这台电烘箱的电功率；

(2)电阻丝工作时的电阻｡

【答案】(1)；(2)44Ω

【解析】(1)由可得电烘箱的电功率

(2)由可得电阻丝工作时的电阻

13.多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能，深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。（ρ水=1×103kg/m3，c水=4.2×103J/（kg℃），g=10N/kg）

（1）开关S1、S2处于什么状态，养生壶为高温档，说明判断依据；

（2）求R1的阻值；

（3）养生壶处于低温档工作时，求电路中的电流大小；

（4）在标准大气压下，使用高温档将初温是12℃的一壶水烧开，若养生壶高温档加热效率为80%，求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。

【答案】（1）电路中的总电阻最小，由P=可知，总功率最大，所以此状态为高温档；

（2）88Ω；（3）1.25A；（4）420s。

【解析】（1）由图知，当开关S1闭合，S2接B时，电阻R1、R2并联，电路中的总电阻最小，由P=可知，总功率最大，所以此状态为高温档；

（2）由图知，当开关S1断开，S2接A时，电阻R1、R2串联，电路中的总电阻最大，由P=可知，总功率最小，此时为低温档；

当S2断开，S1闭合时，只有电阻R1接入电路，养生壶处于中温档。

由P=UI得，正常工作时通过R1的电流为：I1=P中/U =550W/220V=2.5A，

由I=U/R得，R1的阻值：R1=U/I1=220V/2.5A=88Ω

（3）由P=UI得，养生壶在低温档工作时电路中的电流为：

I低=P低/U=275W/220V=1.25A，

（4）由ρ=m/v可得，水的质量：m=ρV=1×103kg/m3×1×10﹣3m3=1kg，

水吸收的热量：

Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg℃）×1kg×（100℃﹣12℃）=3.696×105J，

由η=Q吸/W和W=Pt得，烧开一壶水需要的时间为：

t=w/P高=Q吸/ηP高=3.696×105J/1100W×80%=420s

14．冬天，人们常用电热毯来取暖．如图所示，是某品牌电热毯的等效电路，有高温档和低温档，低温档电功率为25W，已知电阻R=484Ω．求：

（1）开关S闭合时电热毯处于　　档；

（2）电热毯在低温档下工作1小时所消耗的电能；

（3）电阻R0的阻值．

【答案】（1）高温；

（2）电热毯在低温档下工作1小时所消耗的电能为9×104J；

（3）电阻R0的阻值为1452Ω．

【解析】由电路图可知，开关S闭合时，电路为R的简单电路；开关断开时，R与R0串联，根据P=UI=可知，电压一定时，电路中的电阻越小时，总功率越大，电热毯处于高温档，反之处于低温档；根据W=Pt求出电热毯在低温档下工作1小时所消耗的电能；开关断开时，R与R0串联，电路中的总电阻最大，电路的总功率最小，电热毯处于低温档，根据P=UI=求出电路的总电阻，利用电阻的串联求出电阻R0的阻值．

（1）由电路图可知，开关S闭合时，电路为R的简单电路，电路中的总电阻最小，

由P=UI=可知，电路中的总功率最大，电热毯处于高温档；

（2）由P=可得，电热毯在低温档下工作1小时所消耗的电能：

W=P低温t=25W×3600s=9×104J；

（3）开关断开时，R与R0串联，电路中的总电阻最大，电路的总功率最小，电热毯处于低温档，

此时电路的总电阻：

R总===1936Ω，

因电路的总电阻等于各分电阻之和，

所以，电阻R0的阻值：

R0=R总﹣R=1936Ω﹣484Ω=1452Ω．

15.图甲是某家用电熨斗。电路原理如图乙，R1、R2为发热体，R1的阻值为110Ω，通过S1、S2实现温度控制。电源电压为电熨斗的额定电压220V，电熨斗消耗的最大功率为660W。

（1）只闭合S1，求通过R1的电流；

（2）只闭合S2，求R2在60s内产生的热量；

（3）为适应更多衣料，小明对电路做了改造（如图丙）。当电熨斗控制开关S1、S2处于原低温工作状态不变时，移动滑片P，相应发热体的功率可在原功率的25%~100%之间变化。求滑动变阻器最大阻值至少为多少？

【答案】（1）通过R1的电流2A；

（2）R2产生的热量13200J。

（3）变阻器的最大电阻约为220Ω。 

【解析】（1）电阻R1和R2并联。只闭合S1时，通过R1的电流 ；

 R1消耗的电功率P1=UI1=220V×2A=440W；

（2）只闭合S2时，只有R2接入电路，R2消耗的电功率是低温发热功率。R2消耗的电功率P2=P—P1=660W—440W=220W，R2在60s产生的热量Q2=W2=P2t=220W×60s=13200J 。R2的实际电阻。

（3）当低温档R2相应发热功率为25%时，即R2的最小功率为P最小=25%×220W=55W时，

R2两端的实际电压为。

通过R2的实际电流；此时R2与变阻器串联，

变阻器两端的实际电压U变=U—U2实=220V—110V=110V，通过变阻器的实际电流I=0.5A；变阻器的最大电阻。

16.如图甲所示一种家用调温式电熨斗，工作过程中电源电压恒为220V，电熨斗金属底板质量为500g。图乙是它的工作电路，发热部分由调温电阻R和定值电阻R0组成（电阻值均不受温度影响）。调温电阻最大阻值为110Ω，预热时电熨斗以最大功率正常工作100s可使金属底板的温度从20℃升高到220℃【金属底板的比热容为0.44×103J/（kg·℃），假设电熨斗发热体放出的热量全部被金属底板吸收】。求：

（1）预热时使金属底板吸收的热量是多少？

（2）电熨斗的最大功率是多少？

（3）定值电阻R0的阻值是多大？

（4）电熨斗调温过程中，电路中的最小电流是多少？

【答案】（1）8.8╳104J （2） 440W （3）110Ω （4）1A

【解析】（1）预热时使金属底板吸收的热量是：

Q=cmΔt=0.44×103J/（kg.℃）×0.5kg×200℃=4.4×104J；

（2）电熨斗的最大功率是P最大=Q/t=4.4×104J/100s=440W；

（3）定值电阻R0的阻值是R0=U2/P最大=（220V）2/440W=110Ω；

（4）电熨斗调温过程中，电路中的最小电流是I最小=U/R最大=220V/（110Ω+110Ω）=1A。

17．如图甲所示的一款多功能洗衣机，图乙是其简化电路图，此款洗衣机额定电压220V，它有两个档位，当开关置于位置1时（电路接入R1和R2）为加热状态，消耗功率为2400W；当开关置于位置2时（电路接入R2和电动机）为保温洗涤状态，已知电阻R1的阻值为22Ω，水的比热容为

。

（1）在洗衣机内加入质量为20kg、初温为10℃的冷水，求加热状态下使水的温度升高50℃需要的时间，（不考虑热损失）；

（2）求R2的阻值；

（3）已知洗衣机在保温洗涤状态下工作时，通过电路的总电流为2A，求电动机的电功率。

答案：（1）1750s；（2）242Ω；（3）240W。

解析： （1）加热状态下使水的温度升高50℃，则水吸收的热量：

；

不考虑热损失，加热状态下洗衣机消耗的电能：

；

由P=W/t可得，加热时间：

；

（2）当开关置于位置1时为加热状态， R1与R2并联，其两端电压均为220V，

则R1消耗的功率：

；

因为加热功率等于R1与R2消耗功率之和，所以R2消耗的功率：

；

由可得R2的阻值：

；

（3）洗衣机在保温洗涤状态下工作时，电动机与R2并联，通过电路总电流为2A，则电动机与R2的总功率：

；

并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以R2的功率不变，仍为200W，因为所以电动机的功率：

。

18.初三实验小组的同学决定设计一个简易的身高测量仪,可用器材有电压恒定的电源、电压表、电阻丝、定值电阻、开关、导线(若干)等。他们的设想是:用滑片在绷直的电阻丝上滑动代替滑动变阻器；将电压表改装成身高显示仪----所测身高越大,显示仪示数越大，且刻度均匀。

(1)同学们设计了如图所示电路，老师指出他们的设计有不够合理的地方。你认为下列分析正确的是      。

A.移动滑片P时.电路的总电阻没有变化        B.当所测身高越大时,电压表的示数越小

C.电压表的示数变化量跟身高变化量不成正比   D.电压表的示数不能由零变化到最大刻度值

(2)在老师的引导下,同学们设计出了正确的电路.是图四个电路中的             电路。

(3)确定正确的电路设计方案后,小组成员开始对器材的参数进行选择。他们采用了电压为12V的电源、一根长为80cm的均匀电阻丝(0.5Ω/cm)、量程为0~3V的电压表。为了让测量仪测量身高的范围能达到最大,且测量精确度最高,选择的定值电阻R1的阻值应该为        Ω。

(4)利用选定的器材.小组同学连接好了测量电路。对身高为160cm的小曾进行测量时，电压表的示数为1.5V；对小杨进行测量时,电压表的示数为1.2V,则小杨的身高为      cm。

【答案】（1）C（2）丁（3）120Ω（4）152cm

【解析】（1）滑变接入部分为下半部分，上下移动会改变接入阻值，且P向上滑动，电阻变大，分的电压变大，故AB错误，电压表示数U=IR滑，而I和R滑均会变化，所以U与R滑不成正比C正确，当P在最低端，滑变接入未0，电压表为0，D错误。

（2）丁图，接入阻值不变，电路电流I不变，U=IR滑，所以U与R滑成正比，与身高成正比，线性变化，刻度均匀。

（3）电阻丝电阻R为40Ω，电压表量程3V，电源电压12V，根据串联正比分压，所以定值电阻分压9V，计算可知电阻为120Ω。

（4）电压表测量滑变下半部分分得的电压，此时为1.5V，所以接入阻值可以算出为20Ω，所以接入下半部分电阻丝长度40cm，小曾160cm，分析可知，电阻丝底端到地面为120cm，同理分析小杨，电压表示数1.2V，接入阻值16Ω，接入长度32cm，所以小杨身高152cm。