Question

13．如图是某实验中学科学课外活动小组自制的电热暖手器的电路原理图．电源电压恒为6V，S为单刀双掷开关，发热体的电阻分别是R₁=2Ω，R₂=1Ω．问：
（1）该电热暖手器工作时的最小电流是多少？
（2）该电热暖手器消耗的最大功率是多少？
（3）当开关调至“2”挡位置时，R₂在1min内最多可以产生多少焦耳的热量？

Answer 1

分析 根据电路图可知，当开关接“1”时，电热手暖器只R₁接入电路；当开关接“2”时，电阻R₁、R₂串联；
（1）因为电源电压不变，根据欧姆定律可知，当电路中电阻最大时，电流最小，据此求出最小电流；
（2）根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，当电路中的电阻最小时，电路中的电功率最大；
（3）根据Q=$\frac{{U}^{2}}{R}$t可知，R₂在1min内最多可以产生的热量．

解答 解：
（1）当开关接“2”时，电阻R₁、R₂串联，此时电路的总电阻最大，电热暖手器工作时的电流最小，
由串联电路特点和欧姆定律可得，最小电流：
I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{6V}{2Ω+1Ω}$=2A；
（2）当开关接“1”时，电热暖手器只R₁接入电路，此时电路中的总电阻最小，则电热暖手器消耗的最大电功率：
P=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{（6V）^{2}}{2Ω}$=18W；
（3）当开关接“2”时，电阻R₁、R₂串联，则R₂在1min内产生的热量：
Q=I²R₂t=（2A）²×1Ω×60s=240J．
答：（1）该电热暖手器工作时的最小电流是2A；
（2）该电热暖手器消耗的最大电功率是18W；
（3）当开关调至“2”位置时，R₂在1min内最多可以产生240J的热量．

点评 此题考查了欧姆定律、功率和电热的计算，根据档位不同确定对应的电路连接关系，是正确解答此题的关键．