Question

17．如图为一款有高、低温两档的蒸汽电熨斗电路原理图，R₁、R₂为电热丝，水升温并汽化成水蒸气，从而熨烫衣服，已知R₂=242Ω．
（1）分析电路图，闭合开关S₁，当开关S₂闭合时，电熨斗处于高温档；
（2）电熨斗处于低温档时，正常工作功率为1100W，求R₁的阻值及通电3min产生的热量；
（3）若将该款电熨斗进行改造，使其正常工作时高温档功率为1000W，要求只改变其中一个电阻丝的阻值，通过分析与计算，求该电阻丝改变后的阻值应为多大？

Answer 1

分析 （1）电源电压一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，电路电阻越小，功率越大，功率大，电熨斗处于高温挡，根据电路图分析电路结构，判断高温挡时，开关S₂的状态；
（2）已知电熨斗的功率，由功率的变形公式I=$\frac{P}{U}$可求出通过电路的电流，然后由欧姆定律可求出R₁的电阻，由Q=W=Pt求出电熨斗3min产生的热量；
（3）由题意知，改造后电熨斗的功率变小，可以通过改造电阻R₁来实现；由功率公式及并联电路的特点求出改造后R₁的功率，然后由功率的变形公式求出改造后电阻R₁的阻值．

解答 解：
（1）由电路图知，闭合S₁，当S₂闭合时，两电阻丝并联，电路电阻最小，电源电压U一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知此时电路功率最大，电熨斗处于高温挡；
（2）由电路图知：当S₁闭合，S₂断开时，此时只有电阻R₁接入电路，电阻大，电熨斗处于低温档；
根据P=UI，通过电路的电流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1100W}{220V}$=5A，
根据I=$\frac{U}{R}$，R₁的电阻：
R₁=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{5A}$=44Ω；
通电t=3min=180s产生的热量：Q=Pt=1100W×180s=1.98×10⁵J；
（3）当开关S₁与S₂都闭合时，电熨斗处于高温挡，总功率为P′=1000W，
电阻R₂的功率：P₂=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{242Ω}$=200W，
所以应改变电阻R₁的阻值，电阻R₁的功率：
P₁′=P-P₂=1000W-200W=800W，
则电阻R₁改变后的阻值R₁′=$\frac{（220V）^{2}}{800W}$=60.5Ω；
答：（1）闭合；
（2）R₁的阻值为44Ω，通电3min产生的热量为1.98×10⁵J；
（3）可将电阻R₁的阻值改为60.5Ω，电熨斗正常工作时高温挡功率是1000W．

点评 本题考查了电熨斗的工作原理、求电熨斗的工作电流、电阻丝电阻、电熨斗产生的热量、电熨斗的改造等问题，分析电路结构，知道什么状态下电熨斗处于高温挡、什么条件下处于低温档是本题的难点，也是正确解题的前提；分清电路结构、熟练功率公式及其变形公式、欧姆定律、并联电路的特点是正确解题的关键．