Question

19．下表為某校師生自制的一臺(tái)電烘箱的相關(guān)參數(shù)，其內(nèi)部簡(jiǎn)化電路如圖所示，R₁和R₂均為電熱絲．

創(chuàng)新牌電烘箱
額定電壓		220V
額定功率	高溫檔	1100W
	低溫檔	440W
電源頻率		50Hz

（1）分析說(shuō)明溫控開(kāi)關(guān)S₂閉合時(shí)，電烘箱處于高溫檔還是低溫檔？簡(jiǎn)要說(shuō)明理由．
（2）電烘箱在高溫檔正常工作10min所消耗的電能是多少焦？
（3）電路中R₁的阻值是多少歐？
（4）電烘箱在低溫檔正常工作時(shí)，電路中的電流和R₁消耗的功率各是多大？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁、S₂閉合時(shí)，電路為R₁的簡(jiǎn)單電路，電路中的電阻最小，電功率最大即為加熱狀態(tài)；當(dāng)開(kāi)關(guān)S₂斷開(kāi)時(shí)，兩電阻串聯(lián)，電路的電阻最大，電功率最小即為保溫狀態(tài)．
（2）高溫檔時(shí)，電路為R₁的簡(jiǎn)單電路，有表格可知高溫檔時(shí)電功率，則利用W=Pt即可求消耗電能；
（3）根據(jù)高溫檔時(shí)電功率，利用R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求R₁的阻值；
（4）根據(jù)I=$\frac{P}{U}$求出電烤箱在低溫檔正常工作時(shí)的電流；根據(jù)P=I²R求出在低溫檔正常工作時(shí)R₁的功率．

解答 解：（1）當(dāng)S₂閉合時(shí)，R₂被短路，只有R₁接入電路；當(dāng)S₂斷開(kāi)時(shí)，R₁和R₂串聯(lián)接入電路；
兩種情況相比，S₂閉合時(shí)，電路中的工作電流較大，而電源電壓為220V不變，根據(jù)P=UI可知，S₂斷開(kāi)時(shí)電烘箱消耗的電功率較大，因此，當(dāng)S₂閉合時(shí)電烘箱處于高溫檔；
（2）由參數(shù)表可知，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$可得，W=Pt，電烘箱高溫檔時(shí)工作10min消耗的功率為：
W=P_高t=1100W×600s=6.6×10⁵J；
（3）由于高溫檔時(shí)，只有R₁接入電路，根據(jù)P=UI，通過(guò)R₁的電流：
I=$\frac{{P}_{高}}{U}$=$\frac{1100W}{220V}$=5A；
所以R₁的阻值為：
R₁=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{5A}$=440Ω；
（4）低溫檔時(shí)，R₁和R₂串聯(lián)接入電路，根據(jù)P=UI可求出電路中的電流為：
I=$\frac{{P}_{低}}{U}$=$\frac{440W}{220V}$=2A，
這時(shí)R₁兩端電壓為：
U_R1=IR₁=2A×44Ω=88V，
R₁消耗的功率為：
P_R1=U_R1I=88V×2A=176W．
答：（1）高溫檔；溫控開(kāi)關(guān)S₂閉合時(shí)，R₂被短路，電功率較大；
（2）電烘箱在高溫檔正常工作10min所消耗的電能是6.6×10⁵J；
（3）電路中R₁的阻值是440Ω；
（4）電烘箱在低溫檔正常工作時(shí)，電路中的電流是2A；R₁消耗的功率為176W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電阻、電流、電功率、電功的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形式的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$結(jié)合開(kāi)關(guān)的閉合、斷開(kāi)判斷電烤箱的工作狀態(tài)．