Question

（2013?南崗區(qū)一模）曉彤家的電飯鍋內(nèi)部電路可以簡化為如圖所示，通過查閱說明書，曉彤得知該電飯鍋正常工作的最大功率為2000W，兩根電熱絲的電阻R₁=R₂．
（1）該電飯鍋共有

三

個(gè)工作檔，每根電熱絲的電阻值是

48.4

Ω．若該電飯鍋用最小功率處于保溫狀態(tài)，根據(jù)電路圖，應(yīng)該進(jìn)行的操作是

將S₁接a，S₂斷開

．
（2）曉彤媽媽發(fā)現(xiàn)用該電飯鍋?zhàn)鐾盹垥r(shí)，所用時(shí)間比白天長．曉彤為了探究原因是什么，在做晚飯時(shí)，利用家中標(biāo)有“3000r/kWh”的電能表和秒表，測得該電飯鍋的最大功率為1800W．請你寫出曉彤的實(shí)驗(yàn)步驟．（不寫數(shù)學(xué)表達(dá)式）
（3）通過上述實(shí)驗(yàn)，曉彤發(fā)現(xiàn)做晚飯時(shí)，電飯鍋的實(shí)際功率小于額定功率，請你說明可能的原因．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)開關(guān)的閉合情況結(jié)合電阻的串并聯(lián)判斷有幾個(gè)工作檔；
②已知最大功率，根據(jù)R=

U2

P

計(jì)算總電阻值，再根據(jù)電阻的串并聯(lián)求得R₁、R₂；
③根據(jù)P=

U2

R

可知，在電源的電壓不變時(shí)，電路中電阻越小，電功率越大，即為高溫檔，反之為低溫?fù)跷唬?BR>（2）電能表是用來測量電路中用電器消耗電能的儀表；為了測量電飯鍋的電功率，讓其它用電器全部關(guān)閉，只讓電飯鍋單獨(dú)工作，讓其工作一段時(shí)間，用秒表記下時(shí)間，看鋁盤轉(zhuǎn)動n圈，求出消耗的電能；再根據(jù)P=

W

t

即可得到電飯鍋的功率；
（3）根據(jù)信息數(shù)據(jù)可知電水壺的最大功率為2000W，而實(shí)際功率為1800W，原因可能是實(shí)際電壓過低．

解答：解：（1）①分析電路圖可知，
a、當(dāng)S₁在a，S₂斷開時(shí)，電阻R₁、R₂串聯(lián)，是一個(gè)低溫檔位；
b、當(dāng)S₁在b，S₂閉合時(shí)，電阻R₁、R₂并聯(lián)，是一個(gè)高溫檔位；
c、當(dāng)S₁在b，S₂斷開時(shí)，電路中只有電阻R₂，是一個(gè)中溫檔位；
即該電飯鍋共有三個(gè)工作檔位；
②∵P=

U2

R

∴電路中的總阻值
R_總=

U2

P

=

(220V)2

2000W

=24.2Ω，
又根據(jù)P=

U2

R

可知，在電源的電壓不變時(shí)，電路中電阻越小，電功率越大，即為高溫檔，
所以，電飯鍋正常工作的最大功率為2000W時(shí)，電阻R₁、R₂應(yīng)該是并聯(lián)，
即

1

R總

=

1

R1

+

1

R2

∴R₁=R₂=2R_總=48.4Ω；
③根據(jù)P=

U2

R

可知，在電源的電壓不變時(shí)，電路中電阻越小，電功率越大，即為高溫檔，反之為低溫?fù)跷唬?BR>若該電飯鍋用最小功率處于保溫狀態(tài)，需要電路中的電阻最大，即將電阻R₁、R₂串聯(lián)，需要的操作是將S₁接a，S2斷開；
（2）實(shí)驗(yàn)步驟為：
①斷開家中其它用電器，只讓電飯鍋以最大功率工作；
②用秒表記下電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過n轉(zhuǎn)所用時(shí)間t；
（3）根據(jù)信息數(shù)據(jù)可知電飯鍋的最大功率為2000W，而實(shí)際最大功率為1800W，
原因可能是做晚飯時(shí)，使用的用電器（較多）總功率較大，使干路電流很大，導(dǎo)線分擔(dān)一部分電壓，使電飯鍋的實(shí)際電壓低于額定電壓所致．
故答案為：（1）三；48.4；將S₁接a，S₂斷開；  
（2）步驟：①斷開家中其它用電器，只讓電飯鍋以最大功率工作；②用秒表記下電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過n轉(zhuǎn)所用時(shí)間t；
（3）做晚飯時(shí)，使用的用電器（較多）總功率較大，使干路電流很大，導(dǎo)線分擔(dān)一部分電壓，使電飯鍋的實(shí)際電壓低于額定電壓所致．

點(diǎn)評：本題是一道電學(xué)綜合應(yīng)用題，綜合性強(qiáng)，與生活相連（設(shè)計(jì)測電飯鍋的電功率實(shí)驗(yàn)），使學(xué)生覺得學(xué)了物理有用，是一道好題．