Question

圖甲為一款有高、低溫兩檔的家用蒸汽電熨斗，其電路原理如圖乙所示，R₁、R₂為電熱絲，其額定電壓均為220V。電路的工作原理是：當(dāng)S，閉合，S₂斷開(kāi)時(shí)，電熨斗處于低溫檔；當(dāng)S₁、S₂都閉合時(shí)，電熨斗處于高溫檔。正常工作時(shí)高溫?fù)醯碾姽β蕿?980W。(電源電壓保持不變，不計(jì)電熱絲電阻隨溫度的變化)

甲                        乙
(1)電熨斗正常工作時(shí)，在高溫檔狀態(tài)下電路中的總電流是多大?
(2)若電熱絲R₂的電阻為44Ω，則電熱絲R₁的電阻為多少?
(3)若電熱絲R₂燒毀了，要使電路恢復(fù)正常工作，小楠設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)方案：
小楠方案：用兩根都是“220V 550W”的電熱絲并聯(lián)替代R₂。 請(qǐng)你通過(guò)計(jì)算和分析，對(duì)小楠的方案作出評(píng)價(jià)。

Answer 1

(1) 9A
(2) 55
(3)小楠方案：設(shè)一根“220V 550W的電阻絲電阻為R₃
R₃= U²／P₃=(220V) ²／550W=88．    (1分)
兩根電熱絲R₃并聯(lián)后總電阻是44，其電功率為1100W，正常工作時(shí)符合要求(1分)， 但當(dāng)其中一根電熱絲燒環(huán)時(shí)，電路仍可工作，但P₃=550W<1100W，且不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)加以排除，可見(jiàn)小楠方案也不是最佳方案  (1分) (其它正確解法參照給分)

解析分析：（1）電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體要發(fā)熱，這種現(xiàn)象是電流的熱效應(yīng)；電源電壓一定，由P=可知，電路電阻越小，功率越大，功率大，電熨斗處于高溫?fù)酰�根�?jù)電路圖分析電路結(jié)構(gòu)，判斷高溫?fù)鯐r(shí)，開(kāi)關(guān)S₂的狀態(tài)；
（2）已知電熨斗的功率，由功率公式可求出各電阻的功率，然后可求出R₁的電阻；
（3）先根據(jù)公式R=算出各自的電阻，再求方案一加熱和保溫時(shí)的功率，看是不是符合要求，同理再分別求出方案二加熱和保溫時(shí)的功率，看是不是符合要求
(1)高溫檔狀態(tài)下通過(guò)保險(xiǎn)絲電流：I=P／U=1980W／220V=9A    (2分)
(2)電熱絲R₂的功率P₂=U²／R₂=(220V)²／44=1100W    (1分)
電熱絲R₁的功率P₁="P" -P₂ =1980W一1100W=880W    (1分)
電阻R₁的阻值R₁=U²／p_l=(220V) ²／880W=55。    (2分)
(3)小楠方案：設(shè)一根“220V 550W的電阻絲電阻為R₃
R₃= U²／P₃=(220V) ²／550W=88．    (1分)
兩根電熱絲R₃并聯(lián)后總電阻是44，其電功率為1100W，正常工作時(shí)符合要求(1分)， 但當(dāng)其中一根電熱絲燒環(huán)時(shí)，電路仍可工作，但P₃=550W<1100W，且不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)加以排除，可見(jiàn)小楠方案也不是最佳方案  (1分) (其它正確解法參照給分)
考點(diǎn)：焦耳定律；電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和磁效應(yīng)；電功率的計(jì)算．
本題考查電阻各功率的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是電路的連接和設(shè)計(jì)，這也是本題的重點(diǎn)．本題考查知識(shí)點(diǎn)較多，考查的問(wèn)題也較多，且都有一定的難度，解題時(shí)一定要認(rèn)真仔細(xì)．