Question

6．如圖1所示是某型號電熱加濕器的原理圖，如表為其部分技術(shù)參數(shù)．R₁、R₂為發(fā)熱電阻，且R₂=3R₁，S為旋轉(zhuǎn)型開關(guān)，1、2、3、4為觸點，通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)S可實現(xiàn)“關(guān)”、“低檔”、“高檔”之間的轉(zhuǎn)換（低檔為小功率加熱，高檔為大功率加熱）．

額定電壓	220V
高檔發(fā)熱功率	400W
水箱容積	3L
適用面積	20～40m2

（1）加濕器需在高檔加熱，開關(guān)S應(yīng)旋轉(zhuǎn)至觸點3、4（選填：“1、2”、“2、3”或“3、4”）位置；
（2）電阻R₁的阻值；
（3）加濕器處于低檔位置時的發(fā)熱功率；
（4）如圖2所示是某次使用加濕器工作30min的圖象，請計算加濕器消耗的總電能．

Answer 1

分析 （1）由圖1，開關(guān)S在不同位置時，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析加濕器的工作狀態(tài)；
（2）由圖2知，加溫器高檔功率，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計算R₁的阻值；
（3）已知R₂=3R₁，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計算加濕器處于低檔位置時的發(fā)熱功率；
（4）由圖2讀出加濕器30min內(nèi)的高檔和低檔工作時間，由W=Pt計算消耗的電能．

解答 解：
（1）由圖1知，開關(guān)S接“1、2”時電路斷路為關(guān)；“2、3”時兩電阻串聯(lián)，接“3、4”時只有R₁接入電路，電源電壓一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，接“2、3”時電阻最大，為低檔，接“3、4”時電阻最小，為高檔；
（2）由圖2知，高檔功率：P_高=400W，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得R₁的阻值：
R₁=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{高}}$=$\frac{（220V）^{2}}{400W}$=121Ω；
（3）由題知，R₂=3R₁，低檔發(fā)熱功率：
P_低=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{{U}^{2}}{4{R}_{1}}$=$\frac{（220V）^{2}}{4×121Ω}$=100W；
（4）由圖2知，工作30min時，其中高檔10min，低檔20min，
所以加濕器消耗的總電能：
W=W_高+W_低=P_高t_高+P_低t_低=400W×10×60s+100W×20×60s=3.6×10⁵J．
答：（1）3、4；（2）電阻R₁的阻值121Ω；（3）100W；（4）加濕器消耗的總電能3.6×10⁵J．

點評 本題考查了電路的識別、串聯(lián)電路特點、電功率公式的靈活應(yīng)用，正確分析出高低檔工作狀態(tài)，并能將圖象結(jié)合起來是解題的關(guān)鍵．