Question

【題目】某生態(tài)園設(shè)計(jì)了模擬日光和自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)照明、保溫和加熱的功能，其原理如圖所示。電源電壓恒為220V，R1和R2是兩個(gè)電熱絲（不考慮溫度對(duì)電阻的影響），R2＝30Ω，L是標(biāo)有“220V160W”的照明燈泡。白天有日光的時(shí)候，只開(kāi)啟該系統(tǒng)的保溫功能并連續(xù)工作10h，此時(shí)R1與R2的電功率之比為1：3；晚上溫度較低的時(shí)候，需同時(shí)開(kāi)啟加熱和照明功能，此時(shí)燈泡正常發(fā)光，此狀態(tài)下系統(tǒng)需連續(xù)工作12h、請(qǐng)解答下列問(wèn)題

（1）白天該系統(tǒng)應(yīng)斷開(kāi)關(guān)_____（選填“S1”、“S2”或“S1和S2“），開(kāi)啟保溫功能。

（2）R1的阻值是多大_____？

（3）晚上同時(shí)開(kāi)啟加熱和照明功能時(shí)，電路的總功率是多大______？

（4）該系統(tǒng)每天消耗的電能是多少kWh_______？

Answer 1

【答案】S1和S2 10Ω 5000W 72.1kWh

【解析】

（1）由題意可知，白天有日光的時(shí)候，只開(kāi)啟該系統(tǒng)的保溫功能，此時(shí)燈泡不發(fā)光，總功率最小，由P＝可知，電路的總電阻應(yīng)最大，即R1與R2應(yīng)串聯(lián)，所以，由圖可知開(kāi)關(guān)S1、S2都應(yīng)斷開(kāi)；

（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2都斷開(kāi)時(shí)，系統(tǒng)處于保溫狀態(tài)，此時(shí)R1與R2串聯(lián)，由于串聯(lián)電路中電流處處相等，則根據(jù)P＝I2R可得R1與R2的電功率之比：＝＝＝；所以，R1＝R2＝×30Ω＝10Ω；

（3）晚上溫度較低的時(shí)候，S1、S2均閉合，開(kāi)啟加熱和照明功能，此時(shí)L與R1并聯(lián)，燈泡正常發(fā)光，所以，電路的總功率：P＝PL+PR1＝PL+＝160W+＝5000W＝5kW；

（4）當(dāng)開(kāi)關(guān)都S1、S2都斷開(kāi)時(shí)，系統(tǒng)處于保溫狀態(tài)，此時(shí)R1與R2串聯(lián)，系統(tǒng)連續(xù)工作10h，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，白天系統(tǒng)消耗的電能：W白＝t＝×10×3600s＝4.356×107J＝12.1kWh；晚上溫度較低的時(shí)候，S1、S2均閉合，開(kāi)啟加熱和照明功能，此時(shí)L與R1并聯(lián)，晚上系統(tǒng)消耗的電能：W晚＝Pt′＝5kW×12h＝60kWh，該系統(tǒng)每天消耗的電能：W總＝W白+W晚＝12.1kWh+60kWh＝72.1kWh。