Question

如圖甲是某同學(xué)設(shè)計(jì)的多檔位電熱水器工作電路圖，電源電壓為220V，LED是額定電流為10mA的發(fā)光二極管，用于指示電路的通斷，當(dāng)R₀的阻值為21900Ω時(shí)，LED燈正常發(fā)光；R₁和R₂是兩根阻值均為110Ω的電阻絲，溫控開(kāi)關(guān)是內(nèi)有絕緣圓盤(pán)的旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，外形如圖乙所示，在圓盤(pán)的邊緣依次有6個(gè)金屬觸點(diǎn)（在圖乙用“O”表示，“O”中標(biāo)有1、2、3、4編號(hào)，編號(hào)相同的觸點(diǎn)用導(dǎo)線連接）．可以繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的開(kāi)關(guān)旋鈕兩端各有一個(gè)金屬滑片，轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)可以將相鄰的觸點(diǎn)接通，例如，圖乙中，旋轉(zhuǎn)上的箭頭指向圖中位置A，此時(shí)，金屬滑片將1、2兩觸點(diǎn)接通，同時(shí)另一端已將3、4兩觸點(diǎn)接通．當(dāng)旋鈕上的箭頭指向A、B、C不同位置時(shí)，可以試驗(yàn)高、中、低三檔加熱熱功率．

（1）試分析電路中R₀的作用．
（2）當(dāng)旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到________（填“A”、“B”、“C”）位置時(shí)，為低溫檔；此時(shí)電熱水器加熱功率為多少？
（3）LED指示燈正常工作1小時(shí)消耗的電能是多少？

Answer 1

解：
（1）由電路圖可知，R₀與二極管串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)分壓可知R₀在電路中能起分壓限流作用，保護(hù)發(fā)光二極管．
（2）由甲乙兩圖可知，當(dāng)旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到B時(shí)，R₁與R₂串聯(lián)，此時(shí)電路中的電阻最大，電功率最小即為低溫檔；
電路中的總電阻：
R_總=R₁+R₂=110Ω+110Ω=220Ω，
由P=UI和歐姆定律可得：
P_總===220W．
（3）根據(jù)I=可得，在指示燈電路中R₀兩端的電壓：
U₀=IR₀=0.01A×21900Ω=219V，
由串聯(lián)電路特點(diǎn)可知：
U_LED=U_源-U₀=220V-219V=1V，
LED燈正常工作1小時(shí)消耗的電能：
W=UIt=1V×0.01A×3600S=36J．
答：（1）R₀在電路中能起分壓限流作用，保護(hù)發(fā)光二極管；
（2）B；低溫檔的加熱功率為220W；
（3）LED指示燈正常工作1小時(shí)消耗的電能是36J．
分析：（1）由電路圖可知，R₀與二極管串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)分壓可知R₀在電路中的作用；
（2）根據(jù)P=可知，電壓一定，當(dāng)電路中的電阻最大時(shí)，電路中的總功率最小，根據(jù)電阻的串并聯(lián)可知當(dāng)兩電阻串聯(lián)時(shí)電路中的電阻最大，根據(jù)電阻的串聯(lián)求出電路中的總電阻，再根據(jù)電功率公式求出此時(shí)電熱水器加熱功率；
（3）已知LED指示燈正常工作的電流，根據(jù)歐姆定律求出R₀兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出LED指示燈兩端的電壓，再根據(jù)W=UIt求出正常工作1小時(shí)消耗的電能．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及歐姆定律、電功率公式、電功公式的靈活運(yùn)用，關(guān)鍵是公式及其變形式的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是選擇檔位變化時(shí)電路的判斷和讀懂題意、聯(lián)系題目的信息進(jìn)行相關(guān)計(jì)算．