题目内容

【题目】如图所示,某家用电器具有加热、保温的功能.用电器发热电阻R的额定电压为220V,额定功率为605W.加热时,按下温控开关S与 a、b接触,此时红色指示灯亮;当达到一定温度时,温控开关S自动跳接到c,使用电器处于保温状态,此时绿色指示灯亮.红灯标有“6V 1.5W”、绿灯标有“12V 3W”的字样,用电器工作时两灯均正常发光(虚线框内为用电器的加热和保温装置).请根据以上信息解答下列问题:
(1)电阻R1的作用.
(2)当用电器处于加热状态时,加热装置1min消耗的电能.
(3)该用电器在保温状态时,保温装置的发热功率和电阻R2的阻值.

【答案】
(1)解:由题和电路图可知,加热时,按下温控开关S与a、b接触,红灯与R1串联,再与发热电阻R并联;

因为电源电压大于红灯的额定电压,因此R1起分压作用,使红灯正常发光


(2)解:由题知,加热时,发热电阻R的额定功率为605W,

由P= 可得,加热装置1min消耗的电能:

W=P加热t=605W×60s=3.63×104J


(3)解:由电路图和题意可知,温控开关S自动跳接到c,用电器处于保温状态,此时绿灯、R2、R串联,R2和R为保温装置;

绿色指示灯正常发光,由P=UI可得,I绿灯= = =0.25A,

串联电路电流处处相等,所以I=I绿灯=0.25A,

根据串联电路的电压规律可得,保温装置两端的电压:U保温=U﹣U绿灯=220V﹣12V=208V,

保温装置的发热功率:P保温=U保温I=208V×0.25A=52W,

保温装置的总电阻:R保温= = =832Ω,

发热电阻R的阻值:R= = =80Ω,

根据串联电路的电阻规律可得,电阻R2的阻值:R2=R保温﹣R=832Ω﹣80Ω=752Ω


【解析】(1)加热时,R1与红灯串联,根据串联电路的分压作用进行分析;根据P=UI求出红灯正常发光时电路中电流,再根据串联电路电压的特点和欧姆定律的变形公式求出R1的阻值;(2)已知加热时的功率,直接根据W=Pt即可求出加热装置1min消耗的电能.(3)保温时,R、R2和绿灯串联,根据灯泡正常发光和P=UI求出此时电路中的电流,并根据欧姆定律的变形公式求出电路的总电阻,然后利用P= 的变形公式求出R和绿灯的电阻,再根据串联电路电阻的特点求出R2的阻值;利用P=I2R求出保温时该电器保温装置的发热功率.
【考点精析】本题主要考查了欧姆定律及其应用和电功的计算的相关知识点,需要掌握欧姆定律的应用: ① 同一个电阻,阻值不变,与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时,通过的电流也增大.(R=U/I) ② 当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小.(I=U/R) ③ 当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大.(U=IR);电功计算公式:W=UIt(式中单位W→焦(J);U→伏(V);I→安(A);t→秒)才能正确解答此题.

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