一、 多档式家用电器
点拨:多档式家用电器其实就是有多种不同的电功率值。在家用电压一定时,由公式P=U2/R可知要有多种不同的电功率值就要有多种不同的电阻值。又因为一般都是定值电阻,要有多种不同的电阻值就只能改变电路的连接情况。
例1、图1是电热毯示意电路图,R0是电热毯中的电阻丝,R是与电热毯电阻丝串联的电阻。电热毯上标有“220V 100W”字样,S是控制电热毯处于加热状态或保温状态的开关。
(1)用学过的公式推理说明开关S断开时,电热毯是处于加热状态、还是保温状态?
解:∵P=U2/R ∴ P总=U2/R总
电源电压U不变
当开关S断开时, R总=R0 + R ; P总=U2/(R0 + R )
当开关S闭合时, R′总= R0 ; P′总=U2/R0
∵ R总〉R′总 ∴ P总
故当开关S断开时电热毯是处于保温状态
(2) 若要求在保温时电流通过电阻丝R0每分钟有60焦的电能转化为内能,电阻 的阻值是多大?
由题意可知在加热时P′0=100W
∵ P′0=U2/R0 ∴ R0=U2/P′0=(220V)2/100W=484Ω
在保温时 ∵P0=W/t=60J/60s=1W
∴ U0= = =22V
∵R0 、R串联
∴R= = =4356Ω
练习1、一天,小明妈妈要用电吹风机时,发现家里的电吹风只能吹冷风不能吹热风。经检查原来是机内的电热丝已经烧坏了。小明想用一根阻值相同的电热丝来替换,为此:
他从铭牌上查到电吹风机的额定功率为600W;又认真研究了电吹风机的电路(图2),弄清了当选择开关放在“冷’时,就把 连入了电路,当选择开关放到“热”时,就把 连入了电路.
(2)小明关掉家中的所有用电器,只打开电吹风机,观测出家中的电能表2min内转了20转.结合电能表铭牌上的"3000r/kW·h"字样,他求出了吹风机吹冷风时的功率为 W。
(3)在上述基础上,小明算出了应选配的电热丝的阻值,修好了电吹风机。他为自己能运用所学知识解决实际问题而感到高兴。请你写出电热丝阻值的计算过程。
答案:(1)电动机、 电动机和电热丝 (2)200W (3)121Ω
练习2、(变式)家用电熨斗为满足不同布料的整烫需要,通常设计成三档不同的温度档。图3甲是它的工作原理图,其中R1、R2为电热丝,且R1=R2=R。
请图乙画出电熨斗旋转开关在不同温度档时的连接情况。
二、 间隙式家用电器
点拨:解这类间隙式工作的家用电器的试题的关键是算清实际工作时间。
容积(L) 175
功率(w) 150
耗电量(kW·h/24h) 0.9
额定电压 220V
例2、电冰箱是间断式工作的(即工作一段时间停止一段时间,再工作再停止,如此循环)。某电冰箱铭牌有关参数如右表所示.在家庭电路中只有电冰箱在标定耗电量下工作时,多少小时?若电冰箱每次从启动到停止工作的时间都为12min,每消耗1kW·h电能,电能表转盘转1500转,则该电冰箱每天启动多少次,每工作一次电能表转盘转多少转?
解:由题意可知W实=0.9 kW·h P=150W=0.15 kW
∵ P=W/t ∴一天实际工作时间t工= = =6h
工作次数n=t工/t1= = =30次
工作1次转盘的转数n′= / kW·h =45转
三、 有关铭牌的计算
点拨:这类考题借助于一些常见的家用电器的铭牌所包含的信息,再利用所学的物理知识进行计算。热水器、电能表、电动车、电壶、洗衣机、电冰箱等的铭牌被作为中考题的已知信息对学生进行考察。这类题目要求学生在平常的生活中注重观察,并学会从用电器的铭牌里面提取有用的信息,用物理的眼光去发现生活。
美的牌电水壶
型号 MDDH9913
额定电压 220V
额定功率 1500W
最大水量 1kg
频率 50Hz
例3、某电水壶的铭牌如下表所示。
(1)电水壶在额定电压下工作时的电流是多少?
解:∵ P=UI
∴在额定电压下工作时的电流I额= = =6.82A
(2)此电水壶正常工作5min消耗多少电能?
电水壶正常工作5min消耗的电能:
W=Pt=1500W 5min=1500W 300s=4.5 105 J
(3)若实际电压只有110V,则电水壶的实际功率是多少?(不考虑温度对电阻的影响)
∵P=U2/R
∴R= = =32.3Ω
P实= = =375W
四、 家用电器的综合问题
点拨:解决这类问题首先要认真读题,理解题意,了解问题的背景,挖掘隐含条件,抓住问题的实质,然后再运用学过的物理知识逐步解决问题。
例4、在一次课外活动中,某同学对家用电器进行了相关的观察和研究,他以一台电磁炉为观察研究对象,记录了有关数据,如下表:
观察对象 有关记录和相关活动
电磁炉铭牌 U额= 220v P额=1kW
电能表的铭牌 220v 10(40)A 50Hz 2000r/( kW.h)
用电磁炉加热一壶水(水的质量m=2kg,初温t0=300C) 关闭家里其他用电器,只将电磁炉接入电路烧水。观察电能表表盘在5min内转了150r,此时用温度计测得的水温为500C
请你就这位同学在活动中获得的有关资料,求解或提出有关问题:
(1)加热5min,水所吸收的热量;
解:Q=cmΔt=4.2 103J/(kg.0C) 2kg (500C—300C)=1.68 105J
(2)电磁炉工作5min消耗的电能;
W= J/ kW.h=2.7 105J
(3)电磁炉的功率;
P= = = =900W
(4)电磁炉的效率;
= =62.2%
(5)请你将(3)的求解结果与这位同学在活动中的有关数据进行比较,发现了什么新问题?并解释原因。
实际功率小于额定功率。电磁炉的实际电压小于220V。