Question

【題目】學(xué)完電學(xué)知識后,老師讓同學(xué)們?yōu)閷W(xué)校的植物溫室設(shè)計一個有加熱擋和保溫擋的電熱器,要求加熱功率為400 W,保溫功率為40 W。如圖甲所示是小明設(shè)計的電路,其中R1、R2都是發(fā)熱體;圖乙是小剛設(shè)計的電路,其中R3是發(fā)熱體,R4是置于室外的定值電阻,電源電壓為220 V。

(1)電熱器加熱10 min,產(chǎn)生多少熱量?

(2)在圖乙電路中,當(dāng)開關(guān)斷開時,是保溫狀態(tài)還是加熱狀態(tài)?

(3)求圖甲電路中的R1及R2的阻值。

(4)你認為哪位同學(xué)設(shè)計的電路比較好,說明理由。

Answer 1

【答案】(1) 2.4×105 J；(2)保溫；(3) 1210 Ω；134.4 Ω；(4)詳見解析

【解析】

(1)電熱器加熱10 min，產(chǎn)生的熱量為

Q=W=Pt=400 W×10×60 s=2.4×105 J；

(2)由圖乙可以看出，開關(guān)斷開時，兩電阻串聯(lián)，開關(guān)閉合時，只有電阻R3接入電路，可見開關(guān)斷開時，電路電阻比開關(guān)閉合時電阻大，電源電壓U不變，由電功率公式P=可知，電阻越大，電功率越小，因此開關(guān)斷開時，電路處于保溫狀態(tài)；

(3)電熱器的功率

P加熱=400 W，

P保溫=40 W，

由圖甲可知，開關(guān)斷開時，只有電阻R1接入電路，處于保溫狀態(tài)，開關(guān)閉合時，兩電阻并聯(lián)接入電路，加熱器處于加熱狀態(tài)；電阻R1阻值為

R1===1210Ω，

處于加熱狀態(tài)時，電阻R2的功率

P2=P加熱-P保溫=400 W-40 W=360 W，

電阻R2的阻值為

R2==≈134.4 Ω。

(4)小明設(shè)計的甲電路比較好，因為在乙電路中，電阻R4置于室外，消耗的電能沒有被利用，損耗掉了，而甲電路的電能利用效率高，因此小明設(shè)計的甲電路好。