【題目】小洋媽媽在國外旅游時買了一臺家用智能電熱馬桶蓋(如圖甲),小洋從此立志學(xué)好物理,長大后創(chuàng)新設(shè)計推進“中國造”.圖乙是小洋設(shè)計的便座加熱電路,R1和R2是兩個定值電阻(表示兩個電熱絲),單刀雙擲開關(guān)S2可接a或b,該電路通過開關(guān)S1和S2的不同接法組合,實現(xiàn)“高溫擋、中溫擋、低溫擋”三種加熱功能(見下表).

S1

斷開

斷開

閉合

閉合

S2

接b

接a

接a

接b

功率

P0=0

P1=22W

P2=44W

Px


(1)求R1和R2的阻值;
(2)求出表中的“Px”;
(3)老年人在冬天坐上冰冷的馬桶是很難受的,假設(shè)小洋想讓馬桶圈的溫度升高4℃,則用“中溫擋”加熱的方式需要多長時間.(設(shè)電熱絲發(fā)熱全部被馬桶圈吸收,馬桶圈的質(zhì)量m=500g,馬桶圈材料的比熱容c=0.44×l03J/(kg℃))

【答案】
(1)解:由題中表格和電路圖可知,當(dāng)斷開S1,將S2接a點時,定值電阻R1和R2 串聯(lián),電路功率P1=22W,

由串聯(lián)電路特點和P= 可得,

P1= = =22W,

所以R1+R2=2200Ω,

當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2接a時,電路為R1的簡單電路,電路功率P2=44W,

由P= 可得:R1= = =1100Ω,

所以R2=2200Ω﹣R1=2200Ω﹣1100Ω=1100Ω

答:R1和R2的阻值都為1100Ω


(2)解:由題中表格和電路圖可知,當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2接b時,R1與R2并聯(lián),

由并聯(lián)電路特點和P= 可得:

Px= + = + =88W

答:表中的Px=88W


(3)解:馬桶圈吸收的熱量:

Q=cm△t=0.44×l03J/(kg℃)×0.5kg×4℃=880J,

中溫檔加熱功率P中溫=P2=44W,

電熱絲發(fā)熱全部被馬桶圈吸收,由P= 可得用“中溫擋”加熱的方式需要的時間:

t= = = =20s

答:想讓馬桶圈的溫度升高4℃,用“中溫擋”加熱的方式需要20s


【解析】(1)當(dāng)斷開S1 , 將S2接a點時,定值電阻R1和R2 串聯(lián);開關(guān)S1閉合、S2接a時,電路為R1的簡單電路.由P= 計算R1和R2的阻值;(2)當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2接b時,R1與R2并聯(lián),由電路特點和P= 計算Px;(3)利用吸熱公式求馬桶圈吸收的熱量,由P= 計算用“中溫擋”加熱的方式需要的時間.
【考點精析】關(guān)于本題考查的電功率的計算公式,需要了解計算電功率公式:P =W/t ;P=UI ; 式中單位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V);I→安(A)計算電功率還可用公式:P=I2R和P= U2/R才能得出正確答案.

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