Question

12．如图所示为一款有高、低温两档的蒸汽电熨斗电路原理图，R₁、R₂为电热丝，其中R₂=242Ω，水升温并汽化成水蒸气，从而熨烫衣服．
（1）请分析电路图，闭合S₁，当S₂闭合时（选填“闭合”或“断开”），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．则R₁的电阻是多大？
（3）电熨斗在高温档状态下正常工作，通电多长时间电路中会产生3×10⁴J的热量？

Answer 1

分析 （1）电流流过导体时，导体要发热，这种现象是电流的热效应；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，判断高温挡状态即可；
（2）已知电熨斗的功率，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可以求出R₁的电阻；
（3）据（1）高温档的状态，分别计算出两个电阻的总功率即可．

解答 解：（1）电熨斗工作时，电流流过电阻产生热量，对水加热，使水汽化为蒸汽，因此电热丝是利用电流的热效应工作的；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）已知电熨斗的功率，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，R₁=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（220V）^{2}}{1100W}$=44Ω；
（3）两个电阻并联时，处于高温档，所以
R₁的功率是：P₁=1100W；
R₂的功率是：P₂=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（220V）^{2}}{242Ω}$=200W；
故总功率是P=1100W+200W=1300W；
故Q=W=Pt可知，
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{30000J}{1300W}$≈23s；
答：（1）请分析电路图，闭合S₁，当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．则R₁的电阻是44Ω；
（3）电熨斗在高温档状态下正常工作，通电23s电路中会产生3×10⁴J的热量．

点评 本题考查了电熨斗的工作原理、求电熨斗的电阻丝电阻、电熨斗产生的热量等问题，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；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．