Question

17．如圖為一款有高、低溫兩檔的蒸汽電熨斗電路原理圖，R₁、R₂為電熱絲，水升溫并汽化成水蒸氣，從而熨燙衣服，已知R₂=242Ω．
（1）分析電路圖，閉合開關(guān)S₁，當開關(guān)S₂閉合時，電熨斗處于高溫檔；
（2）電熨斗處于低溫檔時，正常工作功率為1100W，求R₁的阻值及通電3min產(chǎn)生的熱量；
（3）若將該款電熨斗進行改造，使其正常工作時高溫檔功率為1000W，要求只改變其中一個電阻絲的阻值，通過分析與計算，求該電阻絲改變后的阻值應(yīng)為多大？

Answer 1

分析 （1）電源電壓一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電路電阻越小，功率越大，功率大，電熨斗處于高溫擋，根據(jù)電路圖分析電路結(jié)構(gòu)，判斷高溫擋時，開關(guān)S₂的狀態(tài)；
（2）已知電熨斗的功率，由功率的變形公式I=$\frac{P}{U}$可求出通過電路的電流，然后由歐姆定律可求出R₁的電阻，由Q=W=Pt求出電熨斗3min產(chǎn)生的熱量；
（3）由題意知，改造后電熨斗的功率變小，可以通過改造電阻R₁來實現(xiàn)；由功率公式及并聯(lián)電路的特點求出改造后R₁的功率，然后由功率的變形公式求出改造后電阻R₁的阻值．

解答 解：
（1）由電路圖知，閉合S₁，當S₂閉合時，兩電阻絲并聯(lián)，電路電阻最小，電源電壓U一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知此時電路功率最大，電熨斗處于高溫擋；
（2）由電路圖知：當S₁閉合，S₂斷開時，此時只有電阻R₁接入電路，電阻大，電熨斗處于低溫檔；
根據(jù)P=UI，通過電路的電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1100W}{220V}$=5A，
根據(jù)I=$\frac{U}{R}$，R₁的電阻：
R₁=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{5A}$=44Ω；
通電t=3min=180s產(chǎn)生的熱量：Q=Pt=1100W×180s=1.98×10⁵J；
（3）當開關(guān)S₁與S₂都閉合時，電熨斗處于高溫擋，總功率為P′=1000W，
電阻R₂的功率：P₂=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{242Ω}$=200W，
所以應(yīng)改變電阻R₁的阻值，電阻R₁的功率：
P₁′=P-P₂=1000W-200W=800W，
則電阻R₁改變后的阻值R₁′=$\frac{（220V）^{2}}{800W}$=60.5Ω；
答：（1）閉合；
（2）R₁的阻值為44Ω，通電3min產(chǎn)生的熱量為1.98×10⁵J；
（3）可將電阻R₁的阻值改為60.5Ω，電熨斗正常工作時高溫擋功率是1000W．

點評 本題考查了電熨斗的工作原理、求電熨斗的工作電流、電阻絲電阻、電熨斗產(chǎn)生的熱量、電熨斗的改造等問題，分析電路結(jié)構(gòu)，知道什么狀態(tài)下電熨斗處于高溫擋、什么條件下處于低溫檔是本題的難點，也是正確解題的前提；分清電路結(jié)構(gòu)、熟練功率公式及其變形公式、歐姆定律、并聯(lián)電路的特點是正確解題的關(guān)鍵．