Question

8．一支標(biāo)有“220V200W”的電烙鐵，為使電烙鐵正常工作時(shí)的電功率為200W，而在不工作時(shí)電烙鐵的電功率為50W，使之不會(huì)完全冷卻．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的電路，其中，S為單刀雙擲開關(guān)，L為一只額定電壓為220V的燈泡．不考慮溫度對電阻的影響，下列說法準(zhǔn)確的是（　　）

• A． 選用燈泡的規(guī)格應(yīng)為“220V、100W”
• B． 電烙鐵的電阻為242Ω
• C． 當(dāng)S撥向2時(shí)，電烙鐵處于工作狀態(tài)
• D． 1s內(nèi)，電烙鐵在不工作狀態(tài)下電路消耗的電能與正常工作狀態(tài)相比，可節(jié)約50J電能

Answer 1

分析 （1）已知選項(xiàng)中燈泡規(guī)格，由R=$\frac{{U}^{2}}{P}$可知兩者電阻關(guān)系，然后根據(jù)P=I²R分析計(jì)算燈泡與電烙鐵串聯(lián)后求出電烙鐵消耗的功率，與題中所給數(shù)據(jù)相比，可判斷燈泡的規(guī)格是否與電烙鐵的規(guī)格是否相同；
（2）由R=$\frac{{U}^{2}}{P}$可求得電烙鐵的電阻值；
（3）由電路圖可知，當(dāng)S撥向1時(shí)，電路中只有電烙鐵工作；當(dāng)S撥向2時(shí)，燈泡與電烙鐵串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路起分壓作用可知，電烙鐵兩端電壓將小于其額定電壓220V，則此時(shí)的電烙鐵不能正常工作，從而判斷出電烙鐵工作和保溫時(shí)開關(guān)的位置．
（4）已知電烙鐵工作的時(shí)間，根據(jù)公式W=Pt求出電烙鐵正常工作時(shí)消耗的電能；再利用P=I²R求出電烙鐵在不正常工作狀態(tài)下電路中電流，由W=UIt消耗的電能，二者之差即為節(jié)約的電能．

解答 解：
A、假設(shè)燈泡的規(guī)格為“220V 100W”，而電烙鐵的規(guī)格也為“220V 200W”，由R=$\frac{{U}^{2}}{P}$可知，燈泡電阻為電烙鐵電阻的2倍，
如果燈泡與電烙鐵串聯(lián)，電路中的電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流將變?yōu)樵瓉淼?\frac{1}{3}$，
由P=I²R可知，燈泡與電烙鐵串聯(lián)時(shí)，電烙鐵的功率為額定功率的$\frac{1}{9}$，即$\frac{1}{9}$×200W≠50W；因此燈泡的規(guī)格為“220V 100W”不合題意；故A錯(cuò)誤；
B、電烙鐵的電阻值：R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{200W}$=242Ω；故B正確；
C、當(dāng)S撥向1時(shí)，電路中只有電烙鐵工作，并且兩端電壓為220V，此時(shí)電烙鐵正常工作；當(dāng)S撥向2時(shí)，燈泡與電烙鐵串聯(lián)，由于串聯(lián)電路起分壓作用，因此此時(shí)電烙鐵兩端電壓小于220V，因此電烙鐵不能正常工作，故C錯(cuò)誤；
D、當(dāng)S撥向1時(shí)，電烙鐵1s內(nèi)消耗的電能為W=Pt=200W×1s=200J；
當(dāng)S撥向2時(shí)，燈泡與電烙鐵串聯(lián)，由于在不工作時(shí)電烙鐵的電功率為50W，
則由P=I²R，電烙鐵不不工作狀態(tài)下電路中電流：I=$\sqrt{\frac{{P}_{實(shí)}}{R}}$=$\sqrt{\frac{50W}{242Ω}}$=$\frac{5}{11}$A，
此時(shí)1s內(nèi)整個(gè)電路消耗的電能為W′=UIt=220V×$\frac{5}{11}$A×1s=100J；
因此在1s內(nèi)，電烙鐵在不工作狀態(tài)下整個(gè)電路消耗的電能與正常工作狀態(tài)相比，可節(jié)約的電能為200J-100J=100J，故D錯(cuò)誤．
故選B．

點(diǎn)評 本題考查消耗電能、電阻的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是開關(guān)斷開與閉合時(shí)電路的連接情況，這也是本題的重點(diǎn)．