小蕓爸爸在商店選中一款速熱式電熱水器,小蕓閱讀說(shuō)明書后知道該電熱水器的額定功率是4400W.額定電壓是220V,工作電路圖如圖所示(圖中R是給水加熱的電阻),小蕓向爸爸指出該電熱水器夏天4400W的額定功率過(guò)大,浪費(fèi)電能,冬天4400W的額定功率過(guò)小,不能滿足人對(duì)熱水的需要.兩人交流討論后根據(jù)自家的實(shí)際情況,從節(jié)約、低碳、環(huán)保的角度,提出了以下選購(gòu)要求:①該電熱水器額定電壓是220V;②夏天額定功率是2200W,春、秋兩季額定功率是4400W,冬季額定功率是6600W.求:
(1)如圖所示,該電熱水器正常工作15min,加熱電阻R消耗的電能?
(2)如圖所示,該電熱水器正常工作時(shí),電路中電流強(qiáng)度是多大?
(3)請(qǐng)你用兩個(gè)加熱電阻R1,R2和兩個(gè)開(kāi)關(guān)S1,S2設(shè)計(jì)出符合小蕓以上①、②兩個(gè)選購(gòu)要求的電熱水器加熱工作電路圖(畫在答題卡的指定位置),并計(jì)算出加熱電阻R1和R2的阻值各是多大?

【答案】分析:(1)知道速熱式電熱水器的功率和工作時(shí)間,根據(jù)W=Pt求出加熱電阻R消耗的電能;
(2)根據(jù)P=UI求出該電熱水器正常工作時(shí),電路中電流強(qiáng)度;
(3)由題意可知兩個(gè)加熱電阻利用兩個(gè)開(kāi)關(guān)控制時(shí)有三個(gè)檔位,則可以設(shè)計(jì)成兩電阻并聯(lián)且兩開(kāi)關(guān)分別控制兩個(gè)電路來(lái)實(shí)現(xiàn),根據(jù)P=分別求出兩電阻的阻值.
解答:解:(1)正常工作15min加熱電阻R消耗的電能:
W=Pt=4400W×15×60s=3.96×106J;
(2)由P=UI可得,電熱水器正常工作時(shí)電路的電流強(qiáng)度:
I===20A;
(3)由題意可知,兩加熱電阻并聯(lián),分別用一個(gè)開(kāi)關(guān)控制電路,如下圖所示:

夏季:只閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí),電路為R1的簡(jiǎn)單電路,總功率P1=2200W,
由P=可得:
R1===22Ω,
春、秋兩季:只閉合開(kāi)關(guān)S2時(shí),電路為R2的簡(jiǎn)單電路,總功率P2=4400W,
則R2===11Ω,
冬季:同時(shí)閉合開(kāi)關(guān)S1和S2,總功率P=P1+P2=2200W+4400W=6600W.
答:(1)該電熱水器正常工作15min,加熱電阻R消耗的電能為3.96×106J;
(2)該電熱水器正常工作時(shí),電路中電流強(qiáng)度是20A;
(3)符合小蕓以上①、②兩個(gè)選購(gòu)要求的電熱水器加熱工作電路圖如上圖所示,加熱電阻R1和R2的阻值分別為220Ω、11Ω.
點(diǎn)評(píng):本題考查了電功公式、電功率公式的靈活應(yīng)用,關(guān)鍵是根據(jù)題意設(shè)計(jì)出符合要求的電路圖,要注意電路的總功率等于各用電器的功率之和.
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(1)如圖所示,該電熱水器正常工作15min,加熱電阻R消耗的電能?
(2)如圖所示,該電熱水器正常工作時(shí),電路中電流強(qiáng)度是多大?
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