Question

4．如图1所示是一种家用蒸汽电熨斗的实物图和铭牌．使用时水盒中的水，滴入底板被加热的汽室迅速汽化产生向下的蒸汽．

额定电压	220V	功能	汽烫、干烫
额定频率	50Hz	蒸汽方式	滴下式
额定功率	1000W	质量	1.3kg
底板面积	160cm2	放置方式	直立式

（1）该电熨斗内部有一个预热、保温调节的电路（如图3），R₁和R₂是该电路中的两个发热
元件，它的串联或并联是利用开关的5个接线柱的不同连接来达到的．如图4甲、乙、丙、丁是开关的四种连接法．下列说法中正确的是C
A、甲图是将R₁和R₂串联的电路，这时电路预热最快
B、乙图是只有R₂工作的电路，这时电路预热最快
C、丙图是R₁和R₂并联的电路，这时电路预热最快
D、丁图是R₁短路的电路，电路不能工作
（2）汽烫时，水滴到金属底板上，水升温汽化带走热量，当金属底板温度降到190℃时，温控开关自动闭合，电熨斗的电热元件工作，当加热到220℃时，温控开关自动断开，停止加热．如此反复，若蒸汽电熨斗正常工作情况按如图2“温度-时间”变化图所示的规律变化时，则12min熨烫一件衣服共消耗5.4×10⁵焦的电能．

Answer 1

分析 （1）首先利用电流法判断出电路的连接方式，由于电源电压不变，根据公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，接入的电阻越小、电功率越大，据此逐一分析判断；
（2）由已知可得电熨斗工作的时间，则电功的公式可求得消耗的电能．

解答 解：（1）甲图电流依次经过电阻R₁和R₂，则R₁和R₂是串联连接，这时功率为P_甲=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$；
乙图电流只经过电阻R₂，所以只有R₂工作，这时功率为P_乙=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$；
丙图电流分别流入电阻R₁和R₂，则R₁和R₂是并联连接，这时功率为P_丙=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$+$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$；
丁图中R₁短路的电路，电流只经过电阻R₂，所以只有R₂工作，这时功率为P_丁=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$；
比较各图中的功率可知：丙图的连接方式电路功率最大，所以预热最快；故选C．
（2）由图知加热工作时间为：t_加热=720s×$\frac{15s}{15s+5s}$=540s，
则消耗的电能为：W=Pt_加热=1000W×540s=5.4×10⁵J．
故答案为：（1）C；（2）消耗的电能为5.4×10⁵J．

点评 本题考查电功率公式和电功公式的应用，关键是分析电路的连接，这是生活中的物理知识的应用，要学会从实际情景中找出物理模型和采用的物理规律．