Question

【題目】冬季，養(yǎng)雞場為了提高產蛋量，夜間需要在雞舍里用電熱器加熱并用燈泡照明，白天需要在雞舍里用電熱器加熱，不需要用燈泡照明．小陽根據(jù)上述要求設計了一種加熱照明裝置，這個裝置的電路圖如圖所示，電阻R1和R2是兩個用來加熱且阻值不變的電阻絲，燈L是標有“220V　160W”的照明燈泡，開關S1、S2的通斷只有兩種狀態(tài)，一種是同時斷開，另一種是同時閉合．該裝置從早晨7：00至17：00處于白天工作狀態(tài)，連續(xù)正常工作10h，這段時間內電流表的示數(shù)為4.4A，電阻R1的電功率為P1 ， 電阻R2的電功率為P2 ， 電路的總電功率為P；該裝置從17：00至第二天早晨7：00處于夜間工作狀態(tài)，連續(xù)正常工作14h．已知：電源兩端的電壓U恒為220V， =
求：①總電功率P；
②電阻R2的阻值；
③從早晨7：00到第二天早晨7：00的24h內，該加熱照明裝置共消耗電能多少千瓦時？

Answer 1

【答案】解：①由題可知，白天工作狀態(tài)下不需要照明，開關同時斷開，由圖可知此時R1與R2串聯(lián)，電流表測電路中電流，
由P=UI可得此時電路的總功率：
P=UI=220V×4.4A=968W；
②由I= 可得兩電阻串聯(lián)的總電阻：
R=R1+R2= = =50Ω，
由P=I2R有：
= = = ，
聯(lián)立兩式解得：R1=10Ω，R2=40Ω；
③從早晨7：00到第二天早晨7：00的24h內，照明燈只在17：00至第二天早晨7：00處于夜間工作狀態(tài)時發(fā)光，
由題知，此時兩開關同時閉合，由圖知此時L與R1并聯(lián)，所以照明燈工作時間t=14h，
U=U1=UL=220V，所以燈泡正常發(fā)光，
由W=Pt可得燈泡消耗電能：WL=P額t=0.16kW×14h=2.24kWh，
R1消耗功率：P1= = =4840W=4.84kW，
此段時間R1消耗電能：W1=P1t=4.84kW×14h=67.76kWh
該裝置白天工作狀態(tài)時間t′=10h，
消耗電能：W=Pt=0.968kW×10h=9.68kWh
所以從早晨7：00到第二天早晨7：00的24h內，該加熱照明裝置共消耗電能：
W總=WL+W1+W=2.24kWh+67.76kWh+9.68kWh=79.68kWh．
答：①總電功率P為968W；②電阻R2的阻值為40Ω；③從早晨7：00到第二天早晨7：00的24h內，該加熱照明裝置共消耗電能79.68kWh．
【解析】①由題知，白天工作時兩開關應同時斷開，則R1與R2串聯(lián)，電流表測電路中電流，由P=UI計算總功率；②先計算兩電阻串聯(lián)的總電阻，已知兩電阻的功率比，根據(jù)P=I2R列式計算R2的阻值；③從早晨7：00到第二天早晨7：00，照明燈只在17：00至第二天早晨7：00處于夜間工作狀態(tài)時發(fā)光，由題知此時兩開關同時閉合，由圖知此時L與R1并聯(lián)，由W=Pt計算燈泡消耗電能；由P= 計算R1消耗功率；由W=Pt計算R1消耗電能；
本題考查了串聯(lián)和并聯(lián)電路特點、歐姆定律、電功率計算公式的應用，根據(jù)題意明確白天和夜間工作狀態(tài)時電路的結構是關鍵．
【考點精析】本題主要考查了歐姆定律及其應用和電功率的計算公式的相關知識點，需要掌握歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 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 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越�。�（I=U/R） ③ 當電流一定時，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才能正確解答此題．