Question

小強(qiáng)同學(xué)家里有一種老式電熨斗，沒有調(diào)溫功能，在熨燙化纖和絲綢衣物時(shí)經(jīng)常將衣物燙壞，為此設(shè)計(jì)了調(diào)溫電路如圖所示，S是溫控開關(guān)，R₁為發(fā)熱體．當(dāng)開關(guān)S接到a時(shí)，電熨斗處于高溫熨燙狀態(tài)，此時(shí)發(fā)熱體的電功率為440W；當(dāng)開關(guān)S切換到b，電熨斗處于低溫熨燙狀態(tài)，此時(shí)發(fā)熱體的電功率為110W．
（1）請(qǐng)你算出R₁、R₂的電阻值（不計(jì)溫度對(duì)電阻值的影響）?
（2）如果這只電熨斗的質(zhì)量是1.5kg，在高溫熨燙狀態(tài)下通電多長(zhǎng)時(shí)間，能將電熨斗從20℃加熱到180℃的熨燙溫度？已知電熨斗消耗的電能有80%被有效利用，電熨斗的比熱容為0.44×10³J/
（3）為充分利用好電能，在不改變電路連接方法的前提下，請(qǐng)你對(duì)小強(qiáng)的設(shè)計(jì)提出合理的改進(jìn)辦法．

Answer 1

【答案】分析：（1）S接在a時(shí)，電路中只有R₁工作，根據(jù)題中條件利用電功率計(jì)算公式可求出R₁阻值；當(dāng)S接在b時(shí)，R₁與R₂串聯(lián)，再利用電功率計(jì)算公式可求出R₁兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電阻的分壓特點(diǎn)求出電阻R₂的阻值．
（2）根據(jù)W=Pt求出電流產(chǎn)生的熱量，根據(jù)Q=cm△t求出電熨斗吸收的熱量，再利用效率公式得出等式，從而求出通電時(shí)間．
（3）該設(shè)計(jì)的不足是當(dāng)保溫時(shí)，只有R₁放出熱量，而R₂白白消耗了電能，所以如果把R₂消耗的電能也轉(zhuǎn)化成內(nèi)能加以利用，就節(jié)約了電能．
解答：解：（1）S接在a時(shí)，電路為R₁的簡(jiǎn)單電路，
R₁阻值為R₁===110Ω；
當(dāng)S接在b時(shí)，R₁與R₂串聯(lián)，
此時(shí)R₁兩端的電壓為U₁===110V，
電阻R₂兩端的電壓為U₂=U-U₁=110V，
電阻R₂的阻值為R₂=R₁=11OΩ；
答：R₁、R₂的電阻值分別為11OΩ，11OΩ；
（2）由題意可得：P₁tη=cm（t₂-t₁），
加熱時(shí)間為t==300s；
答：加熱時(shí)間為300s；
（3）由于低溫熨燙時(shí)電阻R₂也要消耗110W的電能，為了節(jié)能，可以將R₂安裝在電熨斗的內(nèi)部，做好絕緣處理，使電能得到充分利用．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了電阻、電功、吸熱和效率的計(jì)算，以及對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行評(píng)估和改進(jìn)，是一道不錯(cuò)的題目．