Question

4．一支标有“220V  100W”的电烙铁，为使电烙铁正常工作时电功率为100W，而在保温时，电烙铁的功率为25W，使之不会完全冷却．为此，某同学设计了如图所示的电路，其中，S为单刀双掷开关，L为一只额定电压为220V的灯泡．下列说法中正确的是（　　）

• A． 选用的灯泡规格应为“220V 75W”
• B． 当S拨向2时，电烙铁处于工作状态
• C． 当S拨向1时，电烙铁处于工作状态
• D． 电烙铁在正常工作时比保温是消耗电能多

Answer 1

分析 （1）由电路图可知，当S拨向1时，电路中只有电烙铁工作，灯泡被断路，当S拨向2时，灯泡与电烙铁串联，根据公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，串联和电烙铁单独工作时功率的大小，从而判断出电烙铁工作和保温时开关的位置；
（2）由电烙铁上的铭牌可知额定电压及额定功率，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出电烙铁的电阻；当S拨向2时，灯泡与电烙铁串联，根据串联电路的电流特点和P=I²R求出电路中的电流，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出灯泡的电阻，又知道灯泡的额定电压，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出灯泡的额定功率；
（3）由W=Pt可知，用电器消耗的电能与用电器的功率和工作时间有关．

解答 解：（1）当S拨向1时，电路中只有电烙铁工作，灯泡被断路，当S拨向2时，灯泡与电烙铁串联，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，电阻越大，功率越小，电烙铁工作时的功率大，电阻小，
所以，当S拨向1时，电烙铁处于工作状态，故C正确、B错误；
（2）电烙铁的电阻值：
R=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{额}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{100W}$=484Ω，
当S拨向2时，灯泡与电烙铁串联，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，由P=I²R可得，电路中的电流：
I=$\sqrt{\frac{{P}_{保温}}{R}}$=$\sqrt{\frac{25W}{484Ω}}$=$\frac{5}{22}$，
由I=$\frac{U}{R}$可得，电路中的总电阻：
R_总=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{\frac{5}{22}A}$=968Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，灯泡的电阻：
R_L=R_总-R=968Ω-484Ω=484Ω，
L的额定电压为220V，则灯泡的额定功率：
P_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{R}_{L}}$=$\frac{（220V）^{2}}{484Ω}$=100W，即选用的灯泡规格应为“220V 100W”，故A错误；
（3）由于电烙铁在正常工作时和保温时的工作时间不知，所以，由W=Pt可知，无法比较两者消耗的电能关系，故D错误．
故选C．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、电功公式的应用，分清电烙铁处于不同状态时电路的连接方式是关键．