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精英家教网小红家买了一台电烤箱,发热功率有高、中、低三个档位.图是其内部简化电路图,开关S1可分别与触点a、b接触.已知:Rl=50Ω,R2=100Ω,电源电压保持不变.当开关S1置于b端,S2断开时,电烤箱处于
 
档位;电烤箱在中档位工作时,消耗的电功率是
 
W;电烤箱在高档位工作时,对食物加热3min,消耗的电能是
 
J.
分析:当开关S1置于b端,S2断开时,两电阻串联,从电路图可以看出,两电阻串联时电阻最大,两个电阻并联时电阻最小,根据公式P=
U2
R
可知,电阻越大,电功率越小,根据以上情况可以确定电烤箱的高、中、低档位,再利用公式P=
U2
R
求出电烤箱在中档位工作时,消耗的电功率,利用公式W=
U2
R
t求出电烤箱在高档位工作时,对食物加热3min消耗的电能.
解答:解:,两电阻串联时电阻最大,两个电阻并联时电阻最小,根据公式P=
U2
R
可知,电阻越大,电功率越小,所以开关S2闭合,S1接a点时两电阻并联,电功率最大,处于高档位,
当开关S1置于b端,S2断开时,两电阻串联,电功率最小,处于低档位,当开关S2闭合,S1断开时,电路中只有电阻R1工作,此时处于中档位.
电烤箱在中档位工作时,消耗的电功率P=
U2
R1
=
(220V)2
50Ω
=968W,
电烤箱在高档位工作时,并联电路的电阻R=
R1R2
R1+R2
=
50Ω×100Ω
50Ω+100Ω
=
100
3
Ω,
所以电烤箱在高档位工作时,对食物加热3min,消耗的电能是W=
U2
R
t=
(220V)2
100
3
Ω
×3×60s=2.6136×105J.
故答案为:低;968;2.6136×105
点评:本题考查电功率、电阻、消耗的电能等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是分析开关断开与闭合时电路的连接情况,本题的重点是分析出电阻串联时电功率最小,电阻并联时电功率最大,要知道电阻串联和并联的规律,解题过程中还要注意单位的换算.
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