Question

2．如图所示是某家用电热器的工作原理示意图，R₁、R₂是发热电阻，两电阻的阻值均恒定为48.4Ω，虚线框表示电热器的金属外壳．用一个单刀三掷开关可以实现电热器开关机和多档位切换．
（1）为安全起见，图中A、B、C三个接头中，B与地线相连；正常工作时，另外两个接头之间的电压为220V．
（2）该电热器开关S分别接“1”和接“2”时，电热器的电功率之比为2：1．当S接“2”时正常工作5min，电热器产生的电热为1.5×10⁵J．
（3）若电热器中D、E两点处因绝缘皮老化而直接导通，则会出现的情况是通电时产生火花或导线之间发生短路，导致导线中电流流过大而发热酿成火灾．

Answer 1

分析 （1）三孔插座中多出的一个孔是用来接地线的，火线和零线之间的电压是220V；
（2）由电路图可知，开关S接“1”时电路为R₂的简单电路，开关S接“2”时电路为R₁、R₂串联，根据电阻的串联和P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出电热器的电功率之比；根据Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出当S接“2”时正常工作5min电热器产生的电热；
（3）导线发生短路时，电路中的电阻将会非常小，根据欧姆定律可知，电流将会很大．

解答 解：（1）由图可知，熔断器与C连接说明A是火线，A与C是通路说明C应为零线，故B应接地线；
零线和火线之间的电压为220V，则A、C两个接头之间的电压为220V；
（2）由电路图可知，开关S接“1”时电路为R₂的简单电路，开关S接“2”时电路为R₁、R₂串联，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，该电热器开关S分别接“1”和接“2”时，电热器的电功率之比：
$\frac{{P}_{1}}{{P}_{2}}$=$\frac{\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}}{\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}}$=$\frac{{R}_{1}+{R}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{48.4Ω+48.4Ω}{48.4Ω}$=$\frac{2}{1}$，
当S接“2”时正常工作5min电热器产生的电热：
Q=W=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$t=$\frac{（220V）^{2}}{48.4Ω+48.4Ω}$×5×60s=1.5×10⁵J；
（3）若电热器中D、E两点处因绝缘皮老化而直接导通，通电时产生火花或导线之间发生短路，导致导线中电流流过大而发热酿成火灾．
故答案为：
（1）B；220V；
（2）2：1；1.5×10⁵；
（3）通电时产生火花或导线之间发生短路，导致导线中电流流过大而发热酿成火灾．

点评 本题考查了火线和零线、地线的辨别以及电阻的串联、电功率公式、电热公式的应用等，分清电路的连接方式和特点是关键．