Question

15．如圖所示是物理興趣小組的同學(xué)們自制的電熱器．R是電阻絲發(fā)熱盤，其電阻為70Ω．R′是一個(gè)調(diào)檔電阻，其電阻是30Ω，可讓發(fā)熱盤的電功率調(diào)成低檔運(yùn)行．以220V家庭壓為電源．
（1）請(qǐng)說明發(fā)熱盤分別是高、低功率時(shí)，開關(guān)S應(yīng)處于斷開、閉合哪種狀態(tài)？
（2）分別求出發(fā)熱盤高、低功率各是多少．

Answer 1

分析 （1）分析開關(guān)S閉合、斷開時(shí)電路中總電阻之間的關(guān)系，根據(jù)歐姆定律比較兩種情況下電流之間的關(guān)系，再根據(jù)P=I²R判斷發(fā)熱盤的高低功率關(guān)系；
（2）根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出發(fā)熱盤的高功率，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出開關(guān)斷開時(shí)電路中的電流，根據(jù)P=I²R求出發(fā)熱盤的低功率．

解答 解：（1）當(dāng)S閉合時(shí)，電路為發(fā)熱盤R的簡單電路，電路中的電阻最小，電功率最大，處于高功率；
當(dāng)S斷開時(shí)，電路中的總電阻最大，由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流較小，由P=I²R可知發(fā)熱盤的功率較小，處于低功率；
（2）發(fā)熱盤高功率時(shí)，電路為R的簡單電路，則
P_高=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（220V）^{2}}{70Ω}$≈691.4W；
發(fā)熱盤低功率時(shí)，R與R′串聯(lián)，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路中的電流：
I=$\frac{U}{R+R′}$=$\frac{220V}{70Ω+30Ω}$=2.2A，
發(fā)熱盤的低功率：
P_低=I²R=（2.2A）²×70Ω=338.8W．
答：（1）高功率時(shí)S閉合，低功率時(shí)S斷開；
（2）發(fā)熱盤高、低功率依次為691.4W、338.8W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活運(yùn)用，關(guān)鍵是發(fā)熱盤高、低功率時(shí)電路連接方式的判斷．