Question

2．小明家豆?jié){機(jī)是通過電動(dòng)機(jī)M來帶動(dòng)刀頭工作，和加熱電阻R對(duì)豆?jié){進(jìn)行加熱的，并且電動(dòng)機(jī)和加熱電阻交替工作．當(dāng)開關(guān)S₁閉合時(shí)，只有的電動(dòng)機(jī)工作，當(dāng)S₂閉合時(shí)，只有R工作，S₃是電源總開關(guān)．
（1）根據(jù)所給信息，在圖1方框內(nèi)畫出豆?jié){機(jī)的工作原理圖，其中，電動(dòng)機(jī)的額定功率P₂=200W，R的額定功率P₁=1100W，豆?jié){機(jī)在220V的家庭電路中使用，圖2是此豆?jié){機(jī)做一次豆?jié){時(shí)功率和時(shí)間圖線．
（2）豆?jié){機(jī)的加熱電阻為多少？
（3）豆?jié){機(jī)正常工作做一次豆?jié){，總共消耗的電能為多少？

Answer 1

分析 （1）電動(dòng)機(jī)和加熱電阻交替工作，說明電動(dòng)機(jī)與加熱電阻并聯(lián)，再根據(jù)開關(guān)作用畫出電路圖；
（2）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出豆?jié){機(jī)正常加熱時(shí)電熱管的電阻；
（3）由乙圖可知，加熱時(shí)間和電動(dòng)機(jī)工作的時(shí)間，根據(jù)W=Pt求出各自消耗的電能，兩者之和即為豆?jié){機(jī)正常工作做一次豆?jié){總共消耗的電能．

解答 解：
（1）由題知，電動(dòng)機(jī)和加熱電阻交替工作，說明兩者間互不影響，電動(dòng)機(jī)與加熱電阻并聯(lián)；
S₁閉合時(shí)，只有的電動(dòng)機(jī)工作，即S₁在電動(dòng)機(jī)支路上，當(dāng)S₂閉合時(shí)，只有R工作，即S₂在R支路上，S₃是電源總開關(guān)，它在干路上．由此畫出電路圖如圖所示：
；
（2）由圖知，加熱功率P₁=1100W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，豆?jié){機(jī)正常加熱時(shí)電熱管的電阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{1}}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{1100W}$=44Ω；
（3）由乙圖可知：加熱時(shí)間t₁=5min+3min+3min=11min=660s，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)間t₂=2min=120s，
加熱消耗的電能：
W₁=P₁t₁=1100W×660s=7.26×10⁵J，
電動(dòng)機(jī)工作消耗的電能：
W₂=P₂t₂=200W×120s=2.4×10⁴J，
豆?jié){機(jī)正常工作做一次豆?jié){總共消耗的電能：
W=W₁+W₂=7.26×10⁵J+2.4×10⁴J=7.5×10⁵J．
答：（1）見上圖；
（2）豆?jié){機(jī)正常加熱時(shí)電熱管的電阻是44Ω；
（3）豆?jié){機(jī)正常工作做一次豆?jié){，總共消耗的電能是7.5×10⁵J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電路設(shè)計(jì)、電功率公式和歐姆定律，電功公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是從乙圖中讀出加熱時(shí)間和電動(dòng)機(jī)工作的時(shí)間．