Question

3．圖是某電熱水壺的內(nèi)部簡化電路，其中R₁是加熱管，R₂是限流電阻，只有加熱管放出的熱量能被水吸收．S₁是一個(gè)防干燒開關(guān)（或稱“溫控開關(guān)”），S₂、S₃是手動(dòng)開關(guān)，調(diào)節(jié)S₂，S₃可以使電熱水壺分別處于加熱或保溫狀態(tài)．表是該電熱水壺的銘牌．

XX牌電熱水壺
額定電壓	220V
額定容量	1.2L
額定加熱功率	880W
額定頻率	50Hz

（1）要使電熱水壺處于加熱狀態(tài)，應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)開關(guān)S₂和S₃？
（2）由該電熱水壺的銘牌可知，加熱管R₁的阻值為多少？
（3）假設(shè)當(dāng)電熱水壺處于保溫狀態(tài)時(shí)水溫保持恒定，此時(shí)水每秒向外界散熱55J，水壺處于保溫狀態(tài)時(shí)的總功率約是多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電阻越小，電功率越大；當(dāng)開S₁、S₃閉合、S₂斷開時(shí)，兩電阻串聯(lián)；當(dāng)S₁、S₂、S₃都閉合時(shí)，電路只有R₁工作；
（2）先根據(jù)表中讀出額定加熱功率，然后根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$即可求出加熱管R₁的阻值；
（3）根據(jù)W=Pt求出水壺處于保溫狀態(tài)時(shí)的總功率．

解答 解：（1）由電路圖可知，當(dāng)開S₁、S₃閉合、S₂斷開時(shí)，兩電阻串聯(lián)；當(dāng)S₁、S₂、S₃都閉合時(shí)，電路只有R₁工作；
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電阻越小，電功率越大，當(dāng)S₁、S₂、S₃都閉合時(shí)，電熱水壺處于加熱狀態(tài)；
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，電熱水壺的額定功率為880W，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，R₁=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{加熱}}$=$\frac{（220V）^{2}}{880W}$=55Ω；
（3）當(dāng)開S₁、S₃閉合、S₂斷開時(shí)，兩電阻串聯(lián)，電路處于保溫狀態(tài)；
由于水每秒向外界散熱55J，則由W=Pt可知，水壺處于保溫狀態(tài)時(shí)加熱管R₁的功率：P₁=$\frac{W}{t}$=$\frac{55J}{1s}$=55W；
由P=I²R可知，電路中的電流：I=$\sqrt{\frac{{P}_{1}}{{R}_{1}}}$=$\sqrt{\frac{55W}{55Ω}}$=1A；
故水壺處于保溫狀態(tài)時(shí)的總功率：P=UI=220V×1A=220W．
答：（1）要使電熱水壺處于加熱狀態(tài)，閉合開關(guān)S₂和S₃；
（2）由該電熱水壺的銘牌可知，加熱管R₁的阻值為55Ω；
（3）水壺處于保溫狀態(tài)時(shí)的總功率約是220W．

點(diǎn)評 本題考查電功率計(jì)算公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是選擇合適的計(jì)算公式，難點(diǎn)是知道開關(guān)斷開與閉合時(shí)電熱水壺的狀態(tài)的判斷，解題過程中要注意單位的換算．