Question

13．如圖是某實(shí)驗(yàn)中學(xué)科學(xué)課外活動(dòng)小組自制的電熱暖手器的電路原理圖．電源電壓恒為6V，S為單刀雙擲開關(guān)，發(fā)熱體的電阻分別是R₁=2Ω，R₂=1Ω．問(wèn)：
（1）該電熱暖手器工作時(shí)的最小電流是多少？
（2）該電熱暖手器消耗的最大功率是多少？
（3）當(dāng)開關(guān)調(diào)至“2”擋位置時(shí)，R₂在1min內(nèi)最多可以產(chǎn)生多少焦耳的熱量？

Answer 1

分析 根據(jù)電路圖可知，當(dāng)開關(guān)接“1”時(shí)，電熱手暖器只R₁接入電路；當(dāng)開關(guān)接“2”時(shí)，電阻R₁、R₂串聯(lián)；
（1）因?yàn)殡娫措妷翰蛔�，根�?jù)歐姆定律可知，當(dāng)電路中電阻最大時(shí)，電流最小，據(jù)此求出最小電流；
（2）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，當(dāng)電路中的電阻最小時(shí)，電路中的電功率最大；
（3）根據(jù)Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可知，R₂在1min內(nèi)最多可以產(chǎn)生的熱量．

解答 解：
（1）當(dāng)開關(guān)接“2”時(shí)，電阻R₁、R₂串聯(lián)，此時(shí)電路的總電阻最大，電熱暖手器工作時(shí)的電流最小，
由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可得，最小電流：
I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{6V}{2Ω+1Ω}$=2A；
（2）當(dāng)開關(guān)接“1”時(shí)，電熱暖手器只R₁接入電路，此時(shí)電路中的總電阻最小，則電熱暖手器消耗的最大電功率：
P=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{（6V）^{2}}{2Ω}$=18W；
（3）當(dāng)開關(guān)接“2”時(shí)，電阻R₁、R₂串聯(lián)，則R₂在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量：
Q=I²R₂t=（2A）²×1Ω×60s=240J．
答：（1）該電熱暖手器工作時(shí)的最小電流是2A；
（2）該電熱暖手器消耗的最大電功率是18W；
（3）當(dāng)開關(guān)調(diào)至“2”位置時(shí)，R₂在1min內(nèi)最多可以產(chǎn)生240J的熱量．

點(diǎn)評(píng) 此題考查了歐姆定律、功率和電熱的計(jì)算，根據(jù)檔位不同確定對(duì)應(yīng)的電路連接關(guān)系，是正確解答此題的關(guān)鍵．