Question

15．如图所示是物理兴趣小组的同学们自制的电热器．R是电阻丝发热盘，其电阻为70Ω．R′是一个调档电阻，其电阻是30Ω，可让发热盘的电功率调成低档运行．以220V家庭压为电源．
（1）请说明发热盘分别是高、低功率时，开关S应处于断开、闭合哪种状态？
（2）分别求出发热盘高、低功率各是多少．

Answer 1

分析 （1）分析开关S闭合、断开时电路中总电阻之间的关系，根据欧姆定律比较两种情况下电流之间的关系，再根据P=I²R判断发热盘的高低功率关系；
（2）根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出发热盘的高功率，根据电阻的串联和欧姆定律求出开关断开时电路中的电流，根据P=I²R求出发热盘的低功率．

解答 解：（1）当S闭合时，电路为发热盘R的简单电路，电路中的电阻最小，电功率最大，处于高功率；
当S断开时，电路中的总电阻最大，由I=$\frac{U}{R}$可知，电路中的电流较小，由P=I²R可知发热盘的功率较小，处于低功率；
（2）发热盘高功率时，电路为R的简单电路，则
P_高=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（220V）^{2}}{70Ω}$≈691.4W；
发热盘低功率时，R与R′串联，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中的电流：
I=$\frac{U}{R+R′}$=$\frac{220V}{70Ω+30Ω}$=2.2A，
发热盘的低功率：
P_低=I²R=（2.2A）²×70Ω=338.8W．
答：（1）高功率时S闭合，低功率时S断开；
（2）发热盘高、低功率依次为691.4W、338.8W．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活运用，关键是发热盘高、低功率时电路连接方式的判断．