Question

李明同學(xué)的父親是一位供電員，他們家新買(mǎi)了一臺(tái)電爐．父親想考驗(yàn)李明所學(xué)的物理知識(shí)，要求李明利用家里的電能表和手表，親自動(dòng)手測(cè)出電爐的功率．于是，李明讓家里的其它用電器都停止工作，只把電爐接入電路中工作，然后觀察到家里標(biāo)有3000r/kwh的電能表在2分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)了121轉(zhuǎn)．則：
（1）李明同學(xué)所測(cè)得的電爐的功率為多少？
（2）測(cè)量后，李明發(fā)現(xiàn)測(cè)得的結(jié)果與電爐銘牌上的值相差較大，就問(wèn)父親是什么原因．父親告訴李明，由于最近電網(wǎng)改造后，供電部門(mén)還沒(méi)重新調(diào)試，使得電網(wǎng)電壓比正常值高了10%．請(qǐng)根據(jù)李明的測(cè)量，推算出他家電爐的額定功率是多少？（電爐電阻不變）
（3）電網(wǎng)恢復(fù)正常后，李明同學(xué)覺(jué)得電爐使用不方便，想把電爐改裝為兩檔：使電爐的功率既可以為額定功率，也可以為額定功率的．請(qǐng)你利用一個(gè)開(kāi)關(guān)和一個(gè)定值電阻幫他設(shè)計(jì)一個(gè)符合要求的電路，畫(huà)出電路圖，并計(jì)算出所需定值電阻的阻值大�。�

Answer 1

【答案】分析：（1）已知每消耗1kw?h的電能，電能表轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)，可求轉(zhuǎn)121轉(zhuǎn)消耗的電能，還知道消耗額時(shí)間，根據(jù)公式P=可求李明同學(xué)所測(cè)得的電爐的功率．
（2）已知現(xiàn)在的功率和電壓，根據(jù)公式R=求出電壺的電阻，再利用公式P=求出電壺的額定功率．
（3）根據(jù)公式P=可知，電壺的電阻不變，要想功率變?yōu)樵瓉?lái)的，可知兩端的電壓必須減小，電壓減小，只能串聯(lián)一個(gè)電阻．開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，只有電阻絲工作，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，兩電阻串聯(lián)．
解答：解：（1）轉(zhuǎn)121轉(zhuǎn)消耗的電能W=kw?h×121=kw?h，李明同學(xué)所測(cè)得的電爐的功率為P===1.21kw=1210W．
答：李明同學(xué)所測(cè)得的電爐的功率為1210W．
（2）現(xiàn)在電壓為U_高=U（1+10%）=220V×1.1=242V，電壺的電阻為R_壺===48.4Ω，
電壺的額定功率P_額===1000W．
答：他家電爐的額定功率是1000W．
（3）根據(jù)公式P=可知，電壺的電阻不變，要想功率變?yōu)樵瓉?lái)的，兩端的電壓變?yōu)樵瓉?lái)的一半，電壓減半只能串聯(lián)一個(gè)和自身電阻相同的電阻，所以串聯(lián)一個(gè)48.4Ω的電阻．
開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，只有電阻絲工作，功率為額定功率，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)電阻絲和電阻串聯(lián)，功率變?yōu)樵瓉?lái)的，如圖：

點(diǎn)評(píng)：本題考查電功率、電阻等的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是根據(jù)題意畫(huà)出電路圖，要理解電能表的各個(gè)參數(shù)的物理意義，解題過(guò)程中還要注意單位的換算．