Question

4．如圖1所示是一種家用蒸汽電熨斗的實(shí)物圖和銘牌．使用時(shí)水盒中的水，滴入底板被加熱的汽室迅速汽化產(chǎn)生向下的蒸汽．

額定電壓	220V	功能	汽燙、干燙
額定頻率	50Hz	蒸汽方式	滴下式
額定功率	1000W	質(zhì)量	1.3kg
底板面積	160cm2	放置方式	直立式

（1）該電熨斗內(nèi)部有一個(gè)預(yù)熱、保溫調(diào)節(jié)的電路（如圖3），R₁和R₂是該電路中的兩個(gè)發(fā)熱
元件，它的串聯(lián)或并聯(lián)是利用開關(guān)的5個(gè)接線柱的不同連接來達(dá)到的．如圖4甲、乙、丙、丁是開關(guān)的四種連接法．下列說法中正確的是C
A、甲圖是將R₁和R₂串聯(lián)的電路，這時(shí)電路預(yù)熱最快
B、乙圖是只有R₂工作的電路，這時(shí)電路預(yù)熱最快
C、丙圖是R₁和R₂并聯(lián)的電路，這時(shí)電路預(yù)熱最快
D、丁圖是R₁短路的電路，電路不能工作
（2）汽燙時(shí)，水滴到金屬底板上，水升溫汽化帶走熱量，當(dāng)金屬底板溫度降到190℃時(shí)，溫控開關(guān)自動(dòng)閉合，電熨斗的電熱元件工作，當(dāng)加熱到220℃時(shí)，溫控開關(guān)自動(dòng)斷開，停止加熱．如此反復(fù)，若蒸汽電熨斗正常工作情況按如圖2“溫度-時(shí)間”變化圖所示的規(guī)律變化時(shí)，則12min熨燙一件衣服共消耗5.4×10⁵焦的電能．

Answer 1

分析 （1）首先利用電流法判斷出電路的連接方式，由于電源電壓不變，根據(jù)公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，接入的電阻越小、電功率越大，據(jù)此逐一分析判斷；
（2）由已知可得電熨斗工作的時(shí)間，則電功的公式可求得消耗的電能．

解答 解：（1）甲圖電流依次經(jīng)過電阻R₁和R₂，則R₁和R₂是串聯(lián)連接，這時(shí)功率為P_甲=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$；
乙圖電流只經(jīng)過電阻R₂，所以只有R₂工作，這時(shí)功率為P_乙=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$；
丙圖電流分別流入電阻R₁和R₂，則R₁和R₂是并聯(lián)連接，這時(shí)功率為P_丙=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$+$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$；
丁圖中R₁短路的電路，電流只經(jīng)過電阻R₂，所以只有R₂工作，這時(shí)功率為P_丁=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$；
比較各圖中的功率可知：丙圖的連接方式電路功率最大，所以預(yù)熱最快；故選C．
（2）由圖知加熱工作時(shí)間為：t_加熱=720s×$\frac{15s}{15s+5s}$=540s，
則消耗的電能為：W=Pt_加熱=1000W×540s=5.4×10⁵J．
故答案為：（1）C；（2）消耗的電能為5.4×10⁵J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電功率公式和電功公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是分析電路的連接，這是生活中的物理知識(shí)的應(yīng)用，要學(xué)會(huì)從實(shí)際情景中找出物理模型和采用的物理規(guī)律．