中考电热器多挡位问题解析

王香月

物理知识源于生活，又服务于生活。所以中考中经常遇到联系生活的题目，如多挡位用电器是如何工作的？在学习了人教版九年级物理中焦耳定律一节之后，会遇到运用焦耳定律解决电热毯、电饭锅、电热水器、电暖气有几个挡位的问题，同学们不知如何下手，因此，有必要介绍一下这类问题的解题思路：首先要清楚高挡位电功率最大，中挡位次之，低挡位电功率最低这一知识点。其次因为是家庭电路，一般情况认为电压是恒定的220 V。因为电压恒定所以我们用到的电功率公式是P= ，当U2一定时R越小P越大。这样就找到问题的答案了。

例1：小红设计了一个多挡位电热水器，其工作电路如图1所示，R1、R2是两根电热丝，改变触点1、2、3、4间的连接方式可形成高温、中温、低温等不同挡位。试说明哪种连接是高挡？哪种是中挡？哪种是低挡？

解析：当2与4连接时R1与R2组成串联，电路中电阻最大，根据P= ，U一定时，R越大，P最小，所以是低挡位。当1与2连接时，只有R1接入，此时电阻比2与4连接时小，根据P= 可知P较大，所以是中挡。当1与2连接，3与4连接时，R1与R2并联，电阻最小，根据P= ，P最大，所以是高挡。

除上述题型外还有利用短路形成电热器的挡位问题的。

例2：内部电路如图2所示，R1是加热电阻，阻值为48.4 Ω，R2是限流电阻，阻值为484 Ω，煮饭时，接通电源220 V，问：（1）开关S处于什么状态时电饭锅处在加热状态？（2）饭熟后，S处于什么状态时电饭锅位于保温状态？（3）保温与加热两种状态电饭锅消耗的电功率之比是多少？

解析：（1）当S闭合时R2被短路，电路中只有R1，电路中电阻最小，U一定，根据P= 可知电功率最大，所以处于加热状态。（2）当S断开时短路线去掉R2与R1串联，电路中电阻最大，U一定，根据P= 可知电功率最小，所以处于保温状态。（3）加热时电功率P保= ，保温时P热= ，所以两次的功率之比为11∶1。

总之，多挡位问题中除了会用P= 分析电热器处于什么挡位外，还要会在已知用电器额定电压、额定功率的题中运用P= 求电阻。

例3：图3所示是家用饮水机的工作原理图，其中S是温度控制开关，当水温升高到一定温度时，饮水机从加热状态自动切换到保温状态，已知电阻R0=55 Ω，R=2365 Ω。（1）当开关S处于“2”挡时，通过电阻R和R0的电流各是多大？（2）当开关S分别处于“1”挡或“2”挡时，饮水机的总功率各是多少？（3）请判断当开关S处于“1”挡时，饮水机处于加热状态还是保温状态？简述理由。

解析：（1）当开关S处于“2”挡时，R被短路，通过电阻R的电流为零。通过电阻R0的电流I= = =4 A。（2）当开关S处于“1”挡时，饮水机的总功率P1= = =20 W，当开关S处于“2”挡时，饮水机的总功率P2= = =880 W。（3）当开关S处于“1”挡时，饮水机处于保温状态。理由是当开关S处于“1”挡时，饮水机的总功率远小于开关S处于“2”挡时。