Question

19．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：高溫?fù)醯碾姽β蕿?980W．（電源電壓保持不變，不計電熱絲電阻隨溫度的變化）
（1）當(dāng)S₁閉合，S₂斷開時，電熨斗處于低溫檔；當(dāng)S₁、S₂都閉合時，電熨斗處于高溫檔．
（2）電熨斗正常工作時，在高溫檔狀態(tài)下電路中的總電流是多大？
（3）若電熱絲R₂的電阻為44Ω，則電熱絲R₁的電阻為多少？
（4）電熨斗處于低溫檔正常工作10min消耗的電能是多少J？

Answer 1

分析 （1）電源電壓一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電路電阻越小，電功率越大，電功率大，電熨斗處于高溫檔；
當(dāng)電阻R₁、R₂并聯(lián)時，電熨斗處于高溫檔，當(dāng)電路中只有R₁時，電熨斗處于低溫檔；
（2）電熨斗正常工作時，在高溫檔狀態(tài)下電功率為1980W，根據(jù)P=UI求出電路中的總電流；
（3）利用并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律可求出R₂的電流，再根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出通過R₁的電流，利用歐姆定律即可求出R₁的阻值；
（4）知道電源電壓，電熱絲R1的電阻和工作時間，根據(jù)W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出消耗的電能．

解答 解：（1）當(dāng)S₁閉合，S₂斷開時，只有電熱絲R₁接入電路，電路中的電阻較大，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電熨斗處于低溫檔；
當(dāng)S₁、S₂都閉合時，電熱絲R₁和R₂并聯(lián)接入電路，電路中的電阻較小，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電熨斗處于高溫檔．
（2）由題意知，高溫?fù)醯碾姽β蔖_高溫=1980W，
由P=UI得，高溫檔狀態(tài)下電路中的總電流：
I=$\frac{{P}_{高溫}}{U}$=$\frac{1980W}{220V}$=9A．
（2）當(dāng)S₁、S₂都閉合時，兩電熱絲并聯(lián)，電熨斗處于高溫檔，
根據(jù)并聯(lián)電路中各并聯(lián)支路兩端的電壓都相等，即：U₁=U₂=U=220V，
通過R₂的電流I₂=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{220V}{44Ω}$=5A，
因為并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，即：I=I₁+I₂，
所以通過R₁的電流I₁=I-I₂=9A-5A=4A，
由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$得，電熱絲R₁的電阻：
R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{220V}{4A}$=55Ω．
（4）當(dāng)S₁閉合，S₂斷開時，只有電熱絲R₁接入電路，電熨斗處于低溫檔；
工作時間t=10min=600s，
電熨斗處于低溫檔正常工作消耗的電能：
W=$\frac{{U}_{1}^{2}}{{R}_{1}}$t=$\frac{（220V）^{2}}{55Ω}$×600s=5.28×10⁵J．
答：（1）S₁閉合，S₂斷開；S₁、S₂都閉合；
（2）電熨斗正常工作時，在高溫檔狀態(tài)下電路中的總電流是9A；
（3）電熱絲R₁的電阻為55Ω；
（4）電熨斗處于低溫檔正常工作10min消耗的電能是5.28×10⁵J．

點(diǎn)評 本題考查了電功率公式、并聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律及電功公式的應(yīng)用，分析電路結(jié)構(gòu)，知道開關(guān)處于何種狀態(tài)下電熨斗處于高溫?fù)鹾偷蜏貦n是本題的難點(diǎn)，熟練相關(guān)公式及其變形公式是正確解題的關(guān)鍵．