Question

【題目】吳麗設(shè)計(jì)了一個(gè)內(nèi)有水箱的孵化箱。利用圖甲所示電路，對水箱內(nèi)的水加熱。電路中R是阻值恒為40Ω的發(fā)熱電阻，R0是阻值恒為160Ω的調(diào)控電阻；S為溫控開關(guān)，當(dāng)溫度等于或低于37℃時(shí)閉合，溫度等于或高于42℃時(shí)斷開，使箱內(nèi)溫度維持在37℃到42℃之間；額定電壓為220V。請完成下列問題：

(1)在額定電壓下，發(fā)熱電阻R工作的最大發(fā)熱功率和最小發(fā)熱功率各為多少瓦特？

(2)設(shè)計(jì)完成后，吳麗對孵化箱進(jìn)行了工作測試。從孵化箱溫度剛剛變?yōu)?/span>42℃開始計(jì)時(shí)，電路中的電流隨時(shí)間變化的圖象如圖乙。

i．測試時(shí)的實(shí)際電壓為多少伏特？

ii．工作測試一個(gè)小時(shí)，電路消耗的電能為多少度？

Answer 1

【答案】(1)1210；48.4；(2)200；0.36

【解析】

(1)根據(jù)電路圖可知，兩個(gè)電阻串聯(lián)；根據(jù)功率計(jì)算公式

可知在額定電壓下，發(fā)熱電阻R工作功率隨電路電流的增大而變大，當(dāng)S溫控開關(guān)閉合時(shí)為最大發(fā)熱功率，此時(shí)

當(dāng)S溫控開關(guān)斷開時(shí)為最小發(fā)熱功率，此時(shí)

(2)由題意，S為溫控開關(guān)，當(dāng)溫度等于或高于42℃時(shí)斷開，開關(guān)斷開時(shí)電路電流小，開關(guān)閉合后電路電流大；由圖乙可知在前40s開關(guān)斷開，電流為1A，此時(shí)實(shí)際電壓為

則電路的實(shí)際最大發(fā)熱功率為

實(shí)際最小發(fā)熱功率為

由圖乙可知，開關(guān)閉合與斷開的一個(gè)周期為50s，其中40s為最小發(fā)熱功率，10s為最大發(fā)熱功率；工作測試1個(gè)小時(shí)即3600s，需經(jīng)歷72個(gè)周期，每個(gè)周期電路消耗的電能為

則工作測試一個(gè)小時(shí)，電路消耗的電能為

而1度電等于1kWh，則電路消耗的電能為0.36度。

答：(1)在額定電壓下，發(fā)熱電阻R工作的最大發(fā)熱功率為1210瓦特，最小發(fā)熱功率為48.4瓦特；

(2)測試時(shí)的實(shí)際電壓為200伏特；工作測試一個(gè)小時(shí)，電路消耗的電能為0.36度。