Question

16．某飲水機(jī)有加熱和保溫兩個(gè)檔位，右圖是其電路簡化示意圖，S是溫控開關(guān)，已知R₁=96.8Ω．
（1）當(dāng)S處于1位置時(shí)，飲水機(jī)處于加熱檔．
（2）求飲水機(jī)處于加熱檔時(shí)的功率．
（3）若保溫檔功率是20W，求R₂的阻值．
（4）當(dāng)S處于2位置時(shí)，求5min內(nèi)飲水機(jī)消耗的電能．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電阻的串聯(lián)比較S處于1位置時(shí)電路中總電阻的大小，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電壓一定時(shí)，功率大的為加熱狀態(tài)，功率小的保溫狀態(tài)；
（2）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出飲水機(jī)處于加熱檔時(shí)的功率；
（3）保溫時(shí)，兩電阻串聯(lián)，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出R₂的阻值；
（4）當(dāng)S處于2位置時(shí)，飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出5min內(nèi)飲水機(jī)消耗的電能．

解答 解：（1）由電路圖可知，S處于2位置時(shí)R₁與R₂串聯(lián)，S處于1位置時(shí)電路為R₁的簡單電路，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，當(dāng)S處于1位置時(shí)，電路中的電阻最小，電壓一定時(shí)功率最大，飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)；
（2）飲水機(jī)處于加熱檔時(shí)的功率：
P_加熱=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{（220V）^{2}}{96.8Ω}$=500W；
（3）保溫時(shí)，兩電阻串聯(lián)，電路中的總電阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保溫}}$=$\frac{（220V）^{2}}{20W}$=2420Ω，
則R₂的阻值：
R₂=R-R₁=2420Ω-96.8Ω=2323.2Ω；
（4）當(dāng)S處于2位置時(shí)，飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)，
由P=$\frac{W}{t}$可得，5min內(nèi)飲水機(jī)消耗的電能：
W=P_保溫t=20W×5×60s=6000J．
答：（1）加熱；
（2）飲水機(jī)處于加熱檔時(shí)的功率為500W；
（3）R₂的阻值為2323.2Ω；
（4）當(dāng)S處于2位置時(shí)，5min內(nèi)飲水機(jī)消耗的電能為6.0×10³J．

點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)和電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是S處于不同位置時(shí)飲水機(jī)所處狀態(tài)的判斷．