Question

【題目】如圖為某家用電熱水器的電路圖，R1為發(fā)熱板，當(dāng)熱水器處于加熱狀態(tài)時(shí)，水迅速被加熱；達(dá)到預(yù)定溫度后，S自動(dòng)切換到另一擋，處于保溫狀態(tài)。已知R1＝100Ω，飲水機(jī)加熱時(shí)的功率是保溫時(shí)的功率的4倍，電熱水器正常工作時(shí)：

（1）用公式分析，當(dāng)S分別接a和b時(shí)，哪種情況為加熱狀態(tài)？哪種情況為保溫狀態(tài)？

（2）求R2的阻值。

（3）當(dāng)S接b時(shí)，求電阻R2在6min內(nèi)消耗的電能。

Answer 1

【答案】（1）保溫狀態(tài)；（2）100Ω；（3）43560J。

【解析】

（1）由電路圖可知，開(kāi)關(guān)S接a時(shí)電路為R1的簡(jiǎn)單電路，開(kāi)關(guān)接b時(shí)電路為R1、R2串聯(lián)，

因串聯(lián)電路中的總電阻等于各分電阻之和，且電源的電壓不變，

所以，開(kāi)關(guān)S接a時(shí)電路的總電阻最小，電路中的電流最大，由P＝UI＝I2R可知，R1的電功率最大，電熱水器處于加熱狀態(tài)；

同理可知，開(kāi)關(guān)接b時(shí)電路的總電阻最大，電路的電流最小，R1的電功率最小，電熱水器處于保溫狀態(tài)；

（2）開(kāi)關(guān)S接a時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，熱水器處于加熱狀態(tài)，

則電熱水器的加熱功率：；

因飲水機(jī)加熱時(shí)的功率是保溫時(shí)的功率的4倍，所以保溫時(shí)R1的功率：，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，由P＝UI＝I2R可得，保溫時(shí)電路中的電流：，由可得，此時(shí)電路的總電阻：，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，R2的阻值：

R2＝R總﹣R1＝200Ω﹣100Ω＝100Ω；

（3）當(dāng)S接b時(shí)，電熱水器處于保溫狀態(tài)，則電阻R2在6min內(nèi)消耗的電能：

W2＝I2R2t＝（1.1A）2×100Ω×6×60s＝43560J。

答：（1）開(kāi)關(guān)S接a時(shí)，電路為R1的簡(jiǎn)單電路，電路的總電阻最小，電路的電流最大，由P＝UI＝I2R可知，R1的電功率最大，電熱水器處于加入狀態(tài)；開(kāi)關(guān)接b時(shí)電路的總電阻最大，電路的電流最小，R1的電功率最小，電熱水器處于保溫狀態(tài)；

（2）R2的阻值為100Ω；

（3）當(dāng)S接b時(shí)，電阻R2在6min內(nèi)消耗的電能為43560J。