Question

【題目】如圖甲、乙是一種家用電熨斗及其簡化電路原理圖（額定電壓為220V），虛線框內(nèi)為加熱電路，R0是定值電阻，R是可變電阻（調(diào)溫開關(guān)）．該電熨斗溫度最低時的耗電功率為121W，溫度最高時的耗電功率為484W，根據(jù)以上信息計算：
①定值電阻R0的阻值；
②可變電阻R的阻值變化范圍？
③假定電熨斗每秒鐘散發(fā)的熱量Q跟電熨斗表面溫度與環(huán)境溫度的溫差關(guān)系如圖丙所示，現(xiàn)在溫度為20℃的房間使用該電熨斗熨燙毛料西服，要求熨斗表面溫度為220℃，且保持不變，問應(yīng)將R的阻值調(diào)為多大？

Answer 1

【答案】解：當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻為零時，電熨斗的電功率最大， 由P= 可得，R0的阻值：
R0= = =100Ω，當(dāng)R的阻值接入電路中的電阻最大時，電熨斗消耗的電功率最小，
此時電路中的總電阻：
R總= = =400Ω，
根據(jù)串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和可知R的最大阻值：
R=R總﹣R0=400Ω﹣100Ω=300Ω，
所以，可變電阻R的阻值變化范圍為0～300Ω；
熨斗表面溫度為220℃，此時電熨斗表面溫度與環(huán)境溫度之差：
△t=220℃﹣20℃=200℃，
由圖象知，電熨斗每秒鐘散發(fā)的熱量Q=440J，
則散熱功率P散= = ═440W，
要保持電熨斗的表面溫度不變，則電熨斗的電功率P=P散=440W，
此時電路中的總電阻：
R總′= = =110Ω，
則R的阻值：R′=R總′﹣R0=110Ω﹣100Ω=10Ω．
【解析】（1）當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻為零時電熨斗的電功率最大，根據(jù)P= 求出R0的阻值；（2）當(dāng)R的阻值接入電路中的電阻最大時，電熨斗消耗的電功率最小，根據(jù)P= 求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出R的最大阻值，然后得出可變電阻R的阻值變化范圍；（3）由題意可知電熨斗表面溫度與環(huán)境溫度之差，由圖丙可知電熨斗每秒鐘散發(fā)的熱量，根據(jù)P= 求出散熱功率即為此時電熨斗的發(fā)熱功率，根據(jù)P= 求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出R接入電路中的電阻．
【考點(diǎn)精析】根據(jù)題目的已知條件，利用歐姆定律及其應(yīng)用和電功率的計算公式的相關(guān)知識可以得到問題的答案，需要掌握歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越�。�（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；計算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R．