Question

李明同學(xué)的父親是一位供電員，他們家新買了一臺電爐．父親想考驗李明所學(xué)的物理知識，要求李明利用家里的電能表和手表，親自動手測出電爐的功率．于是，李明讓家里的其它用電器都停止工作，只把電爐接入電路中工作，然后觀察到家里標(biāo)有3000r/kwh的電能表在2分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)了121轉(zhuǎn)．則：
（1）李明同學(xué)所測得的電爐的功率為多少？
（2）測量后，李明發(fā)現(xiàn)測得的結(jié)果與電爐銘牌上的值相差較大，就問父親是什么原因．父親告訴李明，由于最近電網(wǎng)改造后，供電部門還沒重新調(diào)試，使得電網(wǎng)電壓比正常值高了10%．請根據(jù)李明的測量，推算出他家電爐的額定功率是多少？（電爐電阻不變）
（3）電網(wǎng)恢復(fù)正常后，李明同學(xué)覺得電爐使用不方便，想把電爐改裝為兩檔：使電爐的功率既可以為額定功率，也可以為額定功率的．請你利用一個開關(guān)和一個定值電阻幫他設(shè)計一個符合要求的電路，畫出電路圖，并計算出所需定值電阻的阻值大�。�

Answer 1

解：（1）轉(zhuǎn)121轉(zhuǎn)消耗的電能W=kw?h×121=kw?h，李明同學(xué)所測得的電爐的功率為P===1.21kw=1210W．
答：李明同學(xué)所測得的電爐的功率為1210W．
（2）現(xiàn)在電壓為U_高=U（1+10%）=220V×1.1=242V，電壺的電阻為R_壺===48.4Ω，
電壺的額定功率P_額===1000W．
答：他家電爐的額定功率是1000W．
（3）根據(jù)公式P=可知，電壺的電阻不變，要想功率變?yōu)樵瓉淼?img class='latex' src='http://thumb.zyjl.cn/pic5/latex/96.png' />，兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼囊话�，電壓減半只能串聯(lián)一個和自身電阻相同的電阻，所以串聯(lián)一個48.4Ω的電阻．
開關(guān)閉合時，只有電阻絲工作，功率為額定功率，開關(guān)斷開時電阻絲和電阻串聯(lián)，功率變?yōu)樵瓉淼?img class='latex' src='http://thumb.zyjl.cn/pic5/latex/96.png' />，如圖：

分析：（1）已知每消耗1kw?h的電能，電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)，可求轉(zhuǎn)121轉(zhuǎn)消耗的電能，還知道消耗額時間，根據(jù)公式P=可求李明同學(xué)所測得的電爐的功率．
（2）已知現(xiàn)在的功率和電壓，根據(jù)公式R=求出電壺的電阻，再利用公式P=求出電壺的額定功率．
（3）根據(jù)公式P=可知，電壺的電阻不變，要想功率變?yōu)樵瓉淼?img class='latex' src='http://thumb.zyjl.cn/pic5/latex/96.png' />，可知兩端的電壓必須減小，電壓減小，只能串聯(lián)一個電阻．開關(guān)閉合時，只有電阻絲工作，開關(guān)斷開時，兩電阻串聯(lián)．
點評：本題考查電功率、電阻等的計算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運用，難點是根據(jù)題意畫出電路圖，要理解電能表的各個參數(shù)的物理意義，解題過程中還要注意單位的換算．