(2004?連云港)某養(yǎng)雞場,在冬季為了提高產(chǎn)蛋量,采取了光照和保溫兩項(xiàng)措施.夜晚對雞舍進(jìn)行加熱,同時用大功率燈泡進(jìn)行照明,白天只需要適當(dāng)保溫,不需燈光照射.整個電路原理如圖所示.中R1、R2是電熱器中的電熱絲,L是“220V、90W”的大功率燈泡.通過定時開關(guān)S1、S2的同時通斷來實(shí)現(xiàn)白天和夜晚的用電要求.
(1)當(dāng)開關(guān)S、S1、S2都閉合時,屬于
晚上
晚上
用電狀態(tài).當(dāng)開關(guān)S閉合,S1、S2都斷開時,屬于
白天
白天
用電狀態(tài).(均選填“白天”“晚上”)
(2)當(dāng)開關(guān)S閉合,S1、S2都斷開時,電流表示數(shù)為11A,R1與R2消耗的功率之比為1:4,求這時電路消耗的總功率及R1、R2的阻值.
(3)現(xiàn)在,該地區(qū)生產(chǎn)用電采用“分時計(jì)價”措施,白天的電價為0.50元/kwh,夜晚電價為0.20元/kwh,若該電路白天和夜晚工作時間均以10h計(jì)算,與“分時計(jì)價”前相比,單這一項(xiàng)用電每天節(jié)省開支多少元?(未“分時計(jì)價”前的電價統(tǒng)一為0.40元/kwh).
分析:(1)開關(guān)S、S1、S2同時處于閉合狀態(tài),由開關(guān)狀態(tài)判斷電路的連接情況,利用公式P=
U2
R
分析電路中的電功率,從而判斷用電狀態(tài);S閉合,S1、S2斷開時,R1和R2組成串聯(lián)電路,利用公式P=
U2
R
分析電路中的電功率,從而判斷用電狀態(tài).
(2)根據(jù)P=UI求出這時電路消耗的總功率;根據(jù)歐姆定律求出此時電路中的總電阻,根據(jù)P=I2R求出兩電阻之比,從而求出R1、R2的阻值.
(3)知道燈和兩個電阻的阻值,分別計(jì)算白天和夜晚消耗的電能,分別計(jì)算分時計(jì)價前后的電費(fèi),再計(jì)算每天的節(jié)省開支.
解答:解解:(1)開關(guān)S、S1、S2同時處于閉合狀態(tài),R2被短路,R1和燈泡L組成并聯(lián)電路,燈泡L發(fā)光,且電路中的電阻最小,由公式P=
U2
R
可知,此時電路中的電功率最大,為加熱狀態(tài),所以是晚上;S閉合,S1、S2斷開時,R1和R2組成串聯(lián)電路,燈泡L斷路不發(fā)光,且電路中的電阻最大,由公式P=
U2
R
可知,此時電路中的電功率最小,為保溫狀態(tài),所以是白天.
(2)S閉合,S1、S2斷開時,R1和R2組成串聯(lián)電路;
這時電路消耗的總功率:
P=UI=220V×11A=2420W;
電路的總電阻為R=
U
I
=
220V
11A
=20Ω,
即R1+R2=20Ω------------------------①
由P=I2R可知:
P1:P2=I2R1:I2R2=R1:R2=1:4--------②
由①②可得:R1=4Ω,R2=16Ω.
(3)夜晚用電狀態(tài):
P=P1+PL=
U2
R1
+90W=
(220V)2
+90W=12190W=12.19kW,
W=Pt=12.19kW×10h=121.9kW?h;
白天用電狀態(tài):
W=Pt=2.42kW×10h=24.2kW?h.
分時計(jì)價前每天電費(fèi):
0.4元×(121.9+24.2)=58.44元,
分時計(jì)價后每天電費(fèi):
0.5元×24.2+0.2元×121.9=36.48元,
∴節(jié)省開支:
58.44元-36.48元=21.96元.
答:(1)當(dāng)開關(guān)S、S1、S2都閉合時,屬于夜晚用電狀態(tài);當(dāng)S閉合,S1、S2斷開時,屬于白天用電狀態(tài).
(2)R1的電阻值為4Ω.R2的電阻值為16Ω,電路消耗的總功率為2420W.
(3)與“分時計(jì)價”前相比,單這一項(xiàng)用電每天節(jié)省開支21.96元.
點(diǎn)評:本題考查了學(xué)生對歐姆定律、串并聯(lián)連接方式的判斷、電功率的計(jì)算、電功的計(jì)算,涉及到畫等效電路圖進(jìn)行電路簡化和計(jì)算,屬于難題.
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④整個過程中是利用“控制變量法”和“對比法”進(jìn)行探究的
以上說法正確的是(  )

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2
2
℃[水的比熱C=4.2×103J/(kg?℃)].

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