题目内容

18.如图1所示是家里常用的电饭锅及铭牌.

额定电压220V
额定功率500W
容  量2kg
(1)该电饭锅正常工作时的电流和电阻各是多少?(若不能除尽,结果保留一位小数)
(2)某同学利用标有1200r/kW•h的电能表和停表测量其煮饭时的实际电功率,发现当电能表转盘转动18r时,停表示数从图2甲变到乙.(操作和读数均正确)电饭锅的实际功率是多少?把测量结果和铭牌比较后,你有什么猜想?
(3)电饭锅有加热(煮饭)和保温两个档位,请你设计出一种能实现加热和保温两个档位的电路图,并分析说明哪种情况是加热(煮饭)档或保温档.

分析 (1)该电饭锅正常工作时的功率和额定功率相等,根据P=UI求出正常工作时的电流,根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出正常工作时的电阻;
(2)“1200r/kW•h”表示每消耗1kW•h的电能,电能表转盘转过1200转,据此求出电能表转盘转动18r时消耗的电能,由停表示数得出电饭锅工作的时间,根据P=$\frac{W}{t}$求出电饭锅的实际功率;电饭锅两端的实际电压低于额定电压时其实际功率低于额定功率;
(3)电饭锅有加热和保温两个档位,说明通过开关的闭合、断开可以改变电路中的总电阻,然后根据欧姆定律和电功率公式判断电饭锅的状态.

解答 解:(1)由P=UI可得,该电饭锅正常工作时的电流:
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{500W}{220V}$≈2.3A;
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得,该电饭锅正常工作时的电阻:
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{(220V)^{2}}{500W}$=96.8Ω;
(2)电能表转盘转动18r消耗的电能:
W=$\frac{18}{1200}$kW•h=0.015kW•h=0.015×3.6×106J=5.4×104J,
由图乙可知,电饭锅的工作时间t=2min=120s,
则电饭锅的实际功率:
P实=$\frac{W}{t}$=$\frac{5.4×1{0}^{4}J}{120s}$=450W<500W,
猜想:电源电压可能小于220V;
(3)方法1:电路图如图所示:

当S1、S2都闭合为加热档,此时R1两端电压为电源电压,由I=$\frac{U}{R}$知电路中的电流大,根据P=UI可知,电功率大;
当S1闭合、S2断开为保温档,此时两电阻串联,由I=$\frac{U}{R}$知电路中的电流小,根据P=UI可知,电功率小.
方法2:电路图如图所示:

当S1、S2都闭合为加热档,此时干路电流最大,根据P=UI知电功率大;
当S1闭合、S2断开为保温档,此时干路电流最小,根据P=UI知电功率小.
答:(1)该电饭锅正常工作时的电流为2.3A,电阻是96.8Ω;
(2)电饭锅的实际功率是450W,猜想:电源电压可能小于220V;
(3)上面方法中任意一个均可.

点评 本题考查了电流、电阻、电功、电功率的计算以及电路图的设计,明确电能表参数的含义和明确是通过开关的闭合、断开实现电饭锅状态的改变是关键.

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