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11 [2024 达州中考] 现代家庭生活中，很多插线板都带有USB充电口，能够直接为手机充电。请将电路图补充完整。要求：开关S控制整个电路；S闭合后，该电路既能给手机充电，同时又不影响为其他家用电器供电。
答案
【答案】 如图所示。
【解析】 根据开关的位置,判断出L是火线,根据三孔插座上端接地线,判断出PE是地线,则N是零线。USB接口不影响其他家用电器,因此和三孔插座是并联的,得到连线结果如图所示。
解析
【分析】
要完成该电路图的补充，首先明确家庭电路三根线的标识：L为火线，N为零线，PE为地线。题目要求开关S控制整个电路，因此开关需串联在干路的火线上；同时USB接口和三孔插座需并联，才能保证充电时不影响其他家用电器。三孔插座遵循“左零右火上接地”的接线规则，USB接口与三孔插座并联，可独立工作。
【解析】
1. 确定线路：图中已标注L（火线）、N（零线）、PE（地线），开关S需控制整个电路，因此开关应接在火线的干路位置。
2. 三孔插座接线：按照“左零右火上接地”，三孔插座的左孔连接零线N，右孔连接经过开关S的火线，上孔连接地线PE。
3. USB接口接线：USB接口与三孔插座并联，因此USB的一端连接零线N，另一端连接经过开关S的火线，实现开关控制整个电路，且USB与三孔插座互不影响。
【答案】
如图所示。
【知识点】
家庭电路连接、三孔插座接法、并联电路
【点评】
本题考查家庭电路的连接，核心是掌握开关的控制作用、三孔插座的接线规则以及并联电路的特点，属于基础应用题型，需结合题目要求正确连线。
【难度系数】
0.5
要完成该电路图的补充，首先明确家庭电路三根线的标识：L为火线，N为零线，PE为地线。题目要求开关S控制整个电路，因此开关需串联在干路的火线上；同时USB接口和三孔插座需并联，才能保证充电时不影响其他家用电器。三孔插座遵循“左零右火上接地”的接线规则，USB接口与三孔插座并联，可独立工作。
【解析】
1. 确定线路：图中已标注L（火线）、N（零线）、PE（地线），开关S需控制整个电路，因此开关应接在火线的干路位置。
2. 三孔插座接线：按照“左零右火上接地”，三孔插座的左孔连接零线N，右孔连接经过开关S的火线，上孔连接地线PE。
3. USB接口接线：USB接口与三孔插座并联，因此USB的一端连接零线N，另一端连接经过开关S的火线，实现开关控制整个电路，且USB与三孔插座互不影响。
【答案】
如图所示。
【知识点】
家庭电路连接、三孔插座接法、并联电路
【点评】
本题考查家庭电路的连接，核心是掌握开关的控制作用、三孔插座的接线规则以及并联电路的特点，属于基础应用题型，需结合题目要求正确连线。
【难度系数】
0.5
12 [2024自贡中考]图甲是琪琪家某型号电热加湿器的电路图,如表所示为其部分技术参数。$R_1$、$R_2$为发热电阻,不考虑温度对电阻的影响,且$R_2=3R_1$,S为开关,1、2、3为触点,通过旋转开关S可实现“关”“低挡”“高挡”之间的切换。
(1)求电热加湿器处于“低挡”位置时的发热功率。
(2)某次使用电热加湿器工作时,加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量。图乙是使用电热加湿器工作21 min的$P-t$图像,如果“高挡”加热产生的热量全部被水吸收,则此次“高挡”加热可以使注水仓中冷水的温度升高多少?[水的密度是$1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,水的比热容为$4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$]
(3)一天琪琪断开家中其他所有用电器,只接通加湿器在“低挡”加热,发现家中如图丙所示计量正常的电能表的转盘在10 min内转了60圈,则加湿器的“低挡”实际加热功率是多少?
(1)求电热加湿器处于“低挡”位置时的发热功率。
(2)某次使用电热加湿器工作时,加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量。图乙是使用电热加湿器工作21 min的$P-t$图像,如果“高挡”加热产生的热量全部被水吸收,则此次“高挡”加热可以使注水仓中冷水的温度升高多少?[水的密度是$1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,水的比热容为$4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$]
(3)一天琪琪断开家中其他所有用电器,只接通加湿器在“低挡”加热,发现家中如图丙所示计量正常的电能表的转盘在10 min内转了60圈,则加湿器的“低挡”实际加热功率是多少?
答案
解:由题图甲知,开关S接1触点时,电路断路,为关;接2触点时两电阻串联,接3触点时只有$R_1$接入电路;电源电压一定,由$P=\dfrac{U^2}{R}$可知,接2触点时电阻最大,总功率最小,为低挡;接3触点时电阻最小,总功率最大,为高挡。
(1)由表格数据可知,高挡功率$P_{\mathrm{高}}=440\ \mathrm{W}$,由$P=\dfrac{U^2}{R}$可得$R_1$的阻值$R_1=\dfrac{U^2}{P_{\mathrm{高}}}=\dfrac{(220\ \mathrm{V})^2}{440\ \mathrm{W}}=110\ \Omega$;由题知,$R_2=3R_1=3×110\ \Omega=330\ \Omega$,则低挡的发热功率 $P_{\mathrm{低}}=\dfrac{U^2}{R_1+R_2}=\dfrac{(220\ \mathrm{V})^2}{110\ \Omega+330\ \Omega}=110\ \mathrm{W}$。
(2)加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量,此时注水仓中水的质量$m=\rho_{\mathrm{水}}V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×2×10^{-3}\ \mathrm{m^3}=2\ \mathrm{kg}$;由题图乙知,工作21 min时,其中高挡工作时间为7 min,低挡工作时间为14 min,则在高挡正常工作时消耗的电能$W_{\mathrm{高}}=P_{\mathrm{高}}t_{\mathrm{高}}=440\ \mathrm{W}×7×60\ \mathrm{s}=1.848×10^5\ \mathrm{J}$;如果在此次高挡加热时产生的热量全部被水吸收,则$Q_{\mathrm{吸}}=W=1.848×10^5\ \mathrm{J}$;由$Q_{\mathrm{吸}}=cm\Delta t$可得,水升高的温度 $\Delta t=\dfrac{Q_{\mathrm{吸}}}{cm}=\dfrac{1.848×10^5\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·° C)}×2\ \mathrm{kg}}=22\ °\mathrm{C}$。
(3)电能表的转盘转过60 r时,加湿器在10 min内消耗的电能$W'=\dfrac{60\ \mathrm{r}}{3\ 600\ \mathrm{r/(kW· h)}}=\dfrac{1}{60}\ \mathrm{kW· h}=6×10^4\ \mathrm{J}$;加湿器在低挡加热的实际功率$P'=\dfrac{W'}{t}=\dfrac{6×10^4\ \mathrm{J}}{10×60\ \mathrm{s}}=100\ \mathrm{W}$。
【点评】本题考查了电功与热量的综合计算、电功率的计算,涉及电路的识别、串联电路特点、电功率公式的灵活应用、吸热公式的应用、消耗电能的计算,正确分析出高、低挡工作状态,并能将图像结合起来是解题的关键。
(1)由表格数据可知,高挡功率$P_{\mathrm{高}}=440\ \mathrm{W}$,由$P=\dfrac{U^2}{R}$可得$R_1$的阻值$R_1=\dfrac{U^2}{P_{\mathrm{高}}}=\dfrac{(220\ \mathrm{V})^2}{440\ \mathrm{W}}=110\ \Omega$;由题知,$R_2=3R_1=3×110\ \Omega=330\ \Omega$,则低挡的发热功率 $P_{\mathrm{低}}=\dfrac{U^2}{R_1+R_2}=\dfrac{(220\ \mathrm{V})^2}{110\ \Omega+330\ \Omega}=110\ \mathrm{W}$。
(2)加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量,此时注水仓中水的质量$m=\rho_{\mathrm{水}}V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×2×10^{-3}\ \mathrm{m^3}=2\ \mathrm{kg}$;由题图乙知,工作21 min时,其中高挡工作时间为7 min,低挡工作时间为14 min,则在高挡正常工作时消耗的电能$W_{\mathrm{高}}=P_{\mathrm{高}}t_{\mathrm{高}}=440\ \mathrm{W}×7×60\ \mathrm{s}=1.848×10^5\ \mathrm{J}$;如果在此次高挡加热时产生的热量全部被水吸收,则$Q_{\mathrm{吸}}=W=1.848×10^5\ \mathrm{J}$;由$Q_{\mathrm{吸}}=cm\Delta t$可得,水升高的温度 $\Delta t=\dfrac{Q_{\mathrm{吸}}}{cm}=\dfrac{1.848×10^5\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·° C)}×2\ \mathrm{kg}}=22\ °\mathrm{C}$。
(3)电能表的转盘转过60 r时,加湿器在10 min内消耗的电能$W'=\dfrac{60\ \mathrm{r}}{3\ 600\ \mathrm{r/(kW· h)}}=\dfrac{1}{60}\ \mathrm{kW· h}=6×10^4\ \mathrm{J}$;加湿器在低挡加热的实际功率$P'=\dfrac{W'}{t}=\dfrac{6×10^4\ \mathrm{J}}{10×60\ \mathrm{s}}=100\ \mathrm{W}$。
【点评】本题考查了电功与热量的综合计算、电功率的计算,涉及电路的识别、串联电路特点、电功率公式的灵活应用、吸热公式的应用、消耗电能的计算,正确分析出高、低挡工作状态,并能将图像结合起来是解题的关键。
解析
【分析】
首先分析电路：开关S接1触点时电路断路，为“关”；接2触点时R₁与R₂串联，总电阻较大，根据P=U²/R可知总功率较小，为“低挡”；接3触点时只有R₁接入电路，总电阻较小，总功率较大，为“高挡”，明确挡位对应的电路状态是解题前提。第(1)问需先由高挡功率算出R₁，再结合R₂=3R₁求出低挡功率；第(2)问先计算最大注水量的水的质量，再从P-t图像提取高挡工作时间，利用电能全部被水吸收的条件，结合吸热公式求温度变化；第(3)问根据电能表参数计算消耗的电能，进而求出低挡实际功率。
【解析】
由题图甲知，开关S接1触点时电路断路，为“关”；接2触点时两电阻串联，接3触点时只有R₁接入电路；电源电压一定，由P=U²/R可知，接2触点时电阻最大，总功率最小，为低挡；接3触点时电阻最小，总功率最大，为高挡。
(1) 由表格数据知高挡功率$P_{\mathrm{高}}=440\ \mathrm{W}$，根据$P=\dfrac{U^2}{R}$得$R_1=\dfrac{U^2}{P_{\mathrm{高}}}=\dfrac{(220\ \mathrm{V})^2}{440\ \mathrm{W}}=110\ \Omega$；已知$R_2=3R_1=3×110\ \Omega=330\ \Omega$，则低挡发热功率$P_{\mathrm{低}}=\dfrac{U^2}{R_1+R_2}=\dfrac{(220\ \mathrm{V})^2}{110\ \Omega+330\ \Omega}=110\ \mathrm{W}$。
(2) 最大注水量时水的质量$m=\rho_{\mathrm{水}}V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×2×10^{-3}\ \mathrm{m^3}=2\ \mathrm{kg}$；由图乙知，21 min内高挡工作时间$t_{\mathrm{高}}=7\ \mathrm{min}=420\ \mathrm{s}$，低挡工作时间$t_{\mathrm{低}}=14\ \mathrm{min}$；高挡消耗的电能$W_{\mathrm{高}}=P_{\mathrm{高}}t_{\mathrm{高}}=440\ \mathrm{W}×420\ \mathrm{s}=1.848×10^5\ \mathrm{J}$；因热量全部被水吸收，故$Q_{\mathrm{吸}}=W_{\mathrm{高}}=1.848×10^5\ \mathrm{J}$；由$Q_{\mathrm{吸}}=cm\Delta t$得，水升高的温度$\Delta t=\dfrac{Q_{\mathrm{吸}}}{cm}=\dfrac{1.848×10^5\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×2\ \mathrm{kg}}=22\ \mathrm{℃}$。
(3) 电能表参数为$3600\ \mathrm{r/(kW·h)}$，转盘转60圈消耗的电能$W'=\dfrac{60\ \mathrm{r}}{3600\ \mathrm{r/(kW·h)}}=\dfrac{1}{60}\ \mathrm{kW·h}=6×10^4\ \mathrm{J}$；低挡工作时间$t'=10\ \mathrm{min}=600\ \mathrm{s}$，实际功率$P'=\dfrac{W'}{t'}=\dfrac{6×10^4\ \mathrm{J}}{600\ \mathrm{s}}=100\ \mathrm{W}$。
【答案】(1)110 W；(2)22 ℃；(3)100 W
【知识点】电功率计算、热量计算、电能表应用
【点评】本题是电功与热量的综合计算题，考查电路分析、电功率公式、吸热公式、电能表的应用，关键是正确判断高、低挡对应的电路状态，结合图像和电能表参数进行计算，综合性较强，需熟练掌握相关公式的灵活运用。
【难度系数】0.6
首先分析电路：开关S接1触点时电路断路，为“关”；接2触点时R₁与R₂串联，总电阻较大，根据P=U²/R可知总功率较小，为“低挡”；接3触点时只有R₁接入电路，总电阻较小，总功率较大，为“高挡”，明确挡位对应的电路状态是解题前提。第(1)问需先由高挡功率算出R₁，再结合R₂=3R₁求出低挡功率；第(2)问先计算最大注水量的水的质量，再从P-t图像提取高挡工作时间，利用电能全部被水吸收的条件，结合吸热公式求温度变化；第(3)问根据电能表参数计算消耗的电能，进而求出低挡实际功率。
【解析】
由题图甲知，开关S接1触点时电路断路，为“关”；接2触点时两电阻串联，接3触点时只有R₁接入电路；电源电压一定，由P=U²/R可知，接2触点时电阻最大，总功率最小，为低挡；接3触点时电阻最小，总功率最大，为高挡。
(1) 由表格数据知高挡功率$P_{\mathrm{高}}=440\ \mathrm{W}$，根据$P=\dfrac{U^2}{R}$得$R_1=\dfrac{U^2}{P_{\mathrm{高}}}=\dfrac{(220\ \mathrm{V})^2}{440\ \mathrm{W}}=110\ \Omega$；已知$R_2=3R_1=3×110\ \Omega=330\ \Omega$，则低挡发热功率$P_{\mathrm{低}}=\dfrac{U^2}{R_1+R_2}=\dfrac{(220\ \mathrm{V})^2}{110\ \Omega+330\ \Omega}=110\ \mathrm{W}$。
(2) 最大注水量时水的质量$m=\rho_{\mathrm{水}}V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×2×10^{-3}\ \mathrm{m^3}=2\ \mathrm{kg}$；由图乙知，21 min内高挡工作时间$t_{\mathrm{高}}=7\ \mathrm{min}=420\ \mathrm{s}$，低挡工作时间$t_{\mathrm{低}}=14\ \mathrm{min}$；高挡消耗的电能$W_{\mathrm{高}}=P_{\mathrm{高}}t_{\mathrm{高}}=440\ \mathrm{W}×420\ \mathrm{s}=1.848×10^5\ \mathrm{J}$；因热量全部被水吸收，故$Q_{\mathrm{吸}}=W_{\mathrm{高}}=1.848×10^5\ \mathrm{J}$；由$Q_{\mathrm{吸}}=cm\Delta t$得，水升高的温度$\Delta t=\dfrac{Q_{\mathrm{吸}}}{cm}=\dfrac{1.848×10^5\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×2\ \mathrm{kg}}=22\ \mathrm{℃}$。
(3) 电能表参数为$3600\ \mathrm{r/(kW·h)}$，转盘转60圈消耗的电能$W'=\dfrac{60\ \mathrm{r}}{3600\ \mathrm{r/(kW·h)}}=\dfrac{1}{60}\ \mathrm{kW·h}=6×10^4\ \mathrm{J}$；低挡工作时间$t'=10\ \mathrm{min}=600\ \mathrm{s}$，实际功率$P'=\dfrac{W'}{t'}=\dfrac{6×10^4\ \mathrm{J}}{600\ \mathrm{s}}=100\ \mathrm{W}$。
【答案】(1)110 W；(2)22 ℃；(3)100 W
【知识点】电功率计算、热量计算、电能表应用
【点评】本题是电功与热量的综合计算题，考查电路分析、电功率公式、吸热公式、电能表的应用，关键是正确判断高、低挡对应的电路状态，结合图像和电能表参数进行计算，综合性较强，需熟练掌握相关公式的灵活运用。
【难度系数】0.6
