Question

7．某種型號電熱器的等效電路如圖所示，它有高、中、低三檔并可手動(dòng)調(diào)節(jié)，其額定電壓為220V，低溫檔、中溫檔的額定功率為220W和440W．用兩定值電阻R₁和R₂表示兩電熱絲，單刀雙擲開關(guān)S₂可接a或b．把它接入家庭電路后，當(dāng)開關(guān)S_1斷開、S_2接b時(shí)該電熱器處于低溫檔；中溫檔加熱時(shí)電流為2A，高溫檔加熱時(shí)的功率為880W．

Answer 1

分析 （1）電熱器處于低溫檔時(shí)，其消耗的總功率最小，電源電壓一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，總電阻應(yīng)最大，則兩電熱絲應(yīng)串聯(lián)連接，據(jù)此判斷開關(guān)的閉合情況；
（2）中溫檔的額定功率為440W，由P=UI可得中溫檔加熱時(shí)的電流；
（3）利用開關(guān)的閉合情況判斷出此時(shí)電路的連接方式，分析出電熱水器處于什么檔位；
利用低溫檔的額定功率，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出串聯(lián)電路的總電阻；知道中溫檔的電流，利用歐姆定律求出此時(shí)R₁的阻值；由串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)可得R₂的阻值；
電熱器處于高溫檔時(shí)，兩電熱絲并聯(lián)，根據(jù)電路的特點(diǎn)和P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出高溫檔的加熱功率．

解答 解：
（1）當(dāng)該電熱器處于低溫檔時(shí)，其消耗的總功率最小，電源電壓一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，總電阻應(yīng)最大，則兩電熱絲應(yīng)串聯(lián)連接，結(jié)合電路圖可知，應(yīng)斷開開關(guān)S₁、同時(shí)S₂ 接b；
（2）中溫檔的額定功率為440W，由P=UI可得中溫檔加熱時(shí)的電流：
I_中=$\frac{{P}_{中}}{U}$=$\frac{440W}{220V}$=2A；
（3）由1小題可知，當(dāng)開關(guān)S₁斷開、S₂ 接b時(shí)，兩電熱絲串聯(lián)，電熱器處于低溫檔；
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，此時(shí)的總電阻：
R_串=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{低}}$=$\frac{（220V）^{2}}{220W}$=220Ω；
由電路圖可知，當(dāng)開關(guān)S₁閉合、S₂接a時(shí)，兩電熱絲并聯(lián)，電路中的總電阻最小，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，此時(shí)電功率最大，電熱器處于高溫檔；
當(dāng)開關(guān)S₁閉合、S₂接b時(shí)，電路為R₁的簡單電路，此時(shí)電熱器處于中溫?fù)酰?br />由歐姆定律可得R₁的阻值：R₁=$\frac{U}{{I}_{中}}$=$\frac{220V}{2A}$=110Ω；
由串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)可得：R₂=R_串-R₁=220Ω-110Ω=110Ω；
電熱器處于高溫檔時(shí)，兩電熱絲并聯(lián)，則高溫檔的加熱功率為：
P_高=P₁+P₂=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$+$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{（220V）^{2}}{110Ω}$+$\frac{（220V）^{2}}{110Ω}$=880W．
故答案為：斷開；接b；2；880．

點(diǎn)評 本題考查了電熱器工作狀態(tài)的判斷和電功率的計(jì)算，解題的關(guān)鍵是分析出電阻串聯(lián)時(shí)電功率最小，電阻并聯(lián)時(shí)電功率最大．