题目内容
【题目】小明设计了一个三个档位达到电火锅，其内部结构如图所示，R1、R2为电热丝，R3为电位器（图中用变阻器表示），通过控制开关S1、S2、S3的通断可使电火锅在三个不同的档位工作，其中档位Ⅰ、Ⅱ功率较小，功率大小可通过电位器调节；档位Ⅲ功率为最大且不可调节。
（1）说明此电路处于最大电功率档时，需要闭合的开关。
（2）为使此电火锅在电压不足的山区使用，小明按以下要求进行设计：当电压200V，最大功率2000W；只闭合S1时电路处于档位Ⅰ，功率可以从200W调节到400W，请按上述要求计算出满足要求的电热丝R1的阻值和电位器的最大电阻值R3。
（3）只闭合开关S2时，电路处于档位Ⅱ，请计算处于这个档位时流过电阻丝R2的电流的变化范围。
【答案】（1）由电路图甲可知，当开关S1、S2、S3闭合时，R1、R2并联，电路中的电阻最小；根据
可知，此电路处于最大电功率档；………………………3分
（2当只闭合S1，电路状态如图乙所示：
若R3处于阻值为零处时，档位Ⅰ功率为最大值： 
W
解得： 
…………………………………………………………2分
若
处于阻值最大处时，档位Ⅰ功率为最小值： 
W
解得： 
…………………………………………………2分
（3）当
、
、
都闭合时，电路的功率为最大值： 
W
将
代入得： 
……………………2分
当只闭合
时，如图丙所示:
若
处于阻值为零处时，流过电阻丝
的电流最大：
……………………2分
若
处于阻值最大处时，流过电阻丝
的电流最小： 
……………………2分
电流的变化范围约为0.55A—8A……………………1分
【解析】（1）由电路图可知，当开关S1，S2，S3闭合时，R1、R2并联，电路中的电阻最小；
根据
可知，此电路处于最大电功率档；（2）当只闭合S1，电路状态如下图所示：
若R3处于阻值为零处时，档位I功率为最大值： 
，
解得：R1=100Ω，
若R3处于阻值最大处时，档位I功率为最小值： 
，
解得：R3=100Ω；
（3）当S1，S2，S3都闭合时，电路的功率为最大值： 
，
将R1=100Ω代入得：R2=25Ω；
当只闭合S2时，如下图所示：
若R3处于阻值为零处时，流过电阻丝R2的电流最大： 
；
若R3处于阻值最大处时，流过电阻丝R2的电流最小： 
；
电流的变化范围约为1.6A～8A．
答：（1）此电路处于最大电功率档时，应闭合的开关是S1，S2，S3；
（2）满足要求的电热丝R1的阻值为100Ω，电位器的最大电阻值R3为100Ω；
（3）只闭合开关S2时，电路处于档位Ⅰ、Ⅱ时，流过电阻丝R2的电流的变化范围为1.6A～8A．
【题目】如图甲，是小明设计的双向双动式和面机。主要结构为：一个带动搅拌器的电动机和一个带动料桶的电动机，在和面过程中二者交替工作，搅拌器正反搅拌。下表是这个和面机的主要技术参数；图乙是和面机正常工作时搅拌电机和料桶电机交替工作的“P－t”图像。
额定电压 | 220V |
额定频率 | 50Hz |
搅拌电机功率 | 900W |
料桶电机功率 |
（1）小明为了提醒自己和面机还连接在电路中，他在传统的插头上增加一个总开关和指示灯（图丙），只要开关一按便可断电，不用费力拔除插头。图丁是插头内部电路及和面机简化原理图，插头上的总开关应接在 （选填“A、B、C”）点。 (1分)
（2）小明利用如图戊所示电磁继电器控制搅拌器的正反转，请将工作电路连接完整。（3分）
（3）为了测量和面机料桶电机的功率，小明将家里的其它用电器都关闭，他观察到和面机正常工作12min，家里标有“3000r/kW·h”字样的电能表转盘转过了480转。计算料桶电机的功率多大？（4分）
