Question

20．如圖所示為一款有高、低溫檔的蒸汽電熨斗電路原理圖，R₁、R₂為電熱絲，其中R₂=242Ω．工作時(shí)，水升溫并汽化成水蒸氣，從而熨燙衣服．
（1）分析電路圖，閉合S₁，當(dāng)S₂閉合時(shí)（填“閉合”或“斷開”），電熨斗處于高溫?fù)酰?br />（2）電熨斗處于低溫?fù)鯐r(shí)，正常工作功率為1100W，求：通過電路的電流是多大？通電1min消耗的電能是多少？
（3）若將該款電熨斗進(jìn)行改造，使其正常工作時(shí)高溫?fù)豕β蕿?000W，要求只改變其中一個(gè)電熱絲的阻值，請你通過分析和計(jì)算，求出該電熱絲改變后的阻值應(yīng)為多少？

Answer 1

分析 （1）電源電壓一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電路電阻越小，功率越大，功率大，電熨斗處于高溫?fù)酰�根�?jù)電路圖分析電路結(jié)構(gòu)，判斷高溫?fù)鯐r(shí)，開關(guān)S₂的狀態(tài)；
（2）已知電熨斗的功率，由功率的變形公式I=$\frac{P}{U}$可求出通過電路的電流，由W=Pt求出電熨斗1min產(chǎn)生的熱量．
（3）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可求得R₂的功率；由功率公式及并聯(lián)電路的特點(diǎn)求出改造后R₁的功率，然后由功率的變形公式求出改造后電阻R₁的阻值．

解答 解：（1）由電路圖知，閉合S₁，當(dāng)S₂閉合時(shí)，兩電阻絲并聯(lián)，電路電阻最小，電源電壓U一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知此時(shí)電路功率最大，電熨斗處于高溫?fù)酰?br />（2）由P=UI可得，通過電路的電流I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1100W}{220V}$=5A，
由P=$\frac{W}{t}$可得，通電t=1min=60s，產(chǎn)生的熱量Q=W=Pt=1100W×60s=6.6×10⁴J．
（3）電熨斗正常工作時(shí)，R₂的功率：P₂=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{（220V）^{2}}{242Ω}$=200W；
已知高溫?fù)豕β蕿?000W，改變R₁為R₁′，則R₁′的功率：P₁′=P-P₂=1000W-200W=800W；
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，R₁′的電阻：R₁′=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{1}}$=$\frac{（220V）^{2}}{800W}$=60.5Ω．
答：（1）閉合S₁，當(dāng)S₂閉合時(shí)，電熨斗處于高溫?fù)酰?br />（2）電熨斗處于低溫?fù)鯐r(shí)，正常工作功率為1100W，通過電路的電流是5A，通電1min消耗的電能是6.6×10⁴J；
（3）改變R₁，該電熱絲改變后的阻值應(yīng)為60.5Ω．

點(diǎn)評 本題考查了電熨斗的工作原理、求電熨斗的工作電流、電阻絲電阻、電熨斗產(chǎn)生的熱量、電熨斗的改造等問題，分析電路結(jié)構(gòu)，知道什么狀態(tài)下電熨斗處于高溫?fù)�、什么條件下處于低溫檔是本題的難點(diǎn)，也是正確解題的前提；分清電路結(jié)構(gòu)、熟練功率公式及其變形公式、歐姆定律、并聯(lián)電路的特點(diǎn)是正確解題的關(guān)鍵；應(yīng)知道利用電流的熱效應(yīng)工作的用電器工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．