题目内容
【题目】如图甲为新型电饭锅,它采用“聪明火”技术,智能化地控制食物在不同时间段的温度,以得到最佳的营养和口感,其简化电路如图乙所示,其中R1和R2均为电热丝,S1是自动控制开关.煮饭时,把电饭锅接入220V电路中,在电饭锅工作的30min内,电路中总电流随时间变化的图象如图丙所示.
求:(1)S和S1都闭合时电饭锅的电功率.
(2)电热丝R2的阻值.
(3)这30min内电饭锅产生的热量.
【答案】(1)S和S1都闭合时电饭锅的电功率为660W;
(2)电热丝R2的阻值为220Ω;
(3)这30min内电饭锅产生的热量为9.9×105J.
【解析】试题分析:(1)S和S1都闭合时,电阻R1与R2并联;电路中电流最大,由乙图可知此时电流值,则利用P=UI求出功率;
(2)开关S1断开时,电路中只有R1工作,由乙图可知通过R1的电流值,根据并联电路的电流特点可知通过R2工作时的电流值,然后根据欧姆定律即可求出R2的阻值;
(3)根据图丙读出两种情况下电饭锅工作的时间,根据Q=W=Pt求出电阻R1与R2同时工作时产生的热量,根据Q=W=UIt求出只有R1工作时电饭锅产生的热量,两者之和即为这30min内电饭锅产生的热量.
解:(1)S和S1都闭合时,电阻R1与R2并联,由丙图可知,此时电流值I=3A,
则此时电饭锅的电功率:
P=UI=220V×3A=660W;
(2)开关S1断开时,电路中只有R1工作,由丙图可知,通过R1的电流值I1=2A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,电阻R1与R2并联时,通过电阻R2的电流:
I2=I﹣I1=3A﹣2A=1A,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,由I=可得,电热丝R2的阻值:
R2===220Ω;
(3)电阻R1与R2同时工作的时间:
t=10min+(20min﹣15min)=15min=900s,
电饭锅产生的热量:
Q=W=Pt=660W×900s=5.94×105J,
只有R1工作时,电饭锅的工作时间:
t′=30min﹣15min=900s,
电饭锅产生的热量:
Q′=W′=UI1t′=220V×2A×900s=3.96×105J,
这30min内电饭锅产生的热量:
Q总=Q+Q′=5.94×105J+3.96×105J=9.9×105J.
答:(1)S和S1都闭合时电饭锅的电功率为660W;
(2)电热丝R2的阻值为220Ω;
(3)这30min内电饭锅产生的热量为9.9×105J.