Question

18．有一臺(tái)熱水器，內(nèi)部簡(jiǎn)化電路如圖所示，R₁和R₂均為電熱絲．R₁=100Ω，R₂=10Ω．
（1）如何控制S₁和S₂，使熱水器處于高溫檔；
（2）求中溫檔正常工作時(shí)熱水器的功率；
（3）低溫檔正常工作10min內(nèi)電熱絲產(chǎn)生的熱量．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，加熱時(shí)電路的總電阻較小，再根據(jù)并聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)判斷電路中電阻的大小關(guān)系，從而可以判斷出電熱水器處于處于什么狀態(tài)；
（2）先根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$判斷出電路處于中溫檔時(shí)電路的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出中溫檔正常工作時(shí)熱水器的功率；
（3）先根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$判斷出電路處于低溫檔時(shí)電路的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出低溫檔正常工作10min電熱絲產(chǎn)生的熱量．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電阻越小，功率越大；
當(dāng)閉合開關(guān)S₁，并將S₂撥至位置a時(shí)，R₁和R₂并聯(lián)接入電路，此時(shí)電路中的總電阻最小，功率最大，熱水器處于高溫檔；
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，只閉合開關(guān)S₁時(shí)，電路為R₁的基本電路，熱水器處于中溫檔；
此時(shí)電路的功率：P_中=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{（220V）^{2}}{100Ω}$=484W；
（3）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，當(dāng)斷開S₁，并將S₂撥至位置b時(shí)，R₁和R₂串聯(lián)接入電路，熱水器處于低溫檔；
此時(shí)熱水器正常工作10min內(nèi)電熱絲產(chǎn)生的熱量：Q=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$t=$\frac{（220V）^{2}}{100Ω+10Ω}$×10×60s=2.64×10⁵J．
答：（1）當(dāng)閉合開關(guān)S₁，并將S₂撥至位置a時(shí)，熱水器處于高溫檔；
（2）中溫檔正常工作時(shí)熱水器的功率為484W；
（3）低溫檔正常工作10min內(nèi)電熱絲產(chǎn)生的熱量為2.64×10⁵J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查熱量及電功率的計(jì)算以及歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是公式及其變形的應(yīng)用，難點(diǎn)是結(jié)合電路圖判斷高溫檔位、中溫?fù)跷缓偷蜏貦n位．