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图甲为一款有高、低温两档的家用蒸汽电熨斗,其电路原理如图乙所示,R1、R2为电热丝,其额定电压均为220V。电路的工作原理是:当S,闭合,S2断开时,电熨斗处于低温档;当S1、S2都闭合时,电熨斗处于高温档。正常工作时高温挡的电功率为1980W。(电源电压保持不变,不计电热丝电阻随温度的变化)

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甲                        乙

(1)电熨斗正常工作时,在高温档状态下电路中的总电流是多大?

(2)若电热丝R2的电阻为44Ω,则电热丝R1的电阻为多少?

(3)若电热丝R2烧毁了,要使电路恢复正常工作,小楠设计了这样一个方案:

小楠方案:用两根都是“220V 550W”的电热丝并联替代R2。 请你通过计算和分析,对小楠的方案作出评价。

 

答案:
(1) 9A (2) 55 (3)小楠方案:设一根“220V 550W的电阻丝电阻为R3 R3= U2/P3=(220V) 2/550W=88.    (1分) 两根电热丝R3并联后总电阻是44,其电功率为1100W,正常工作时符合要求(1分), 但当其中一根电热丝烧环时,电路仍可工作,但P3=550W<1100W,且不能及时发现加以排除,可见小楠方案也不是最佳方案  (1分) (其它正确解法参照给分) 【解析】 分析:(1)电流流过导体时,导体要发热,这种现象是电流的热效应;电源电压一定,由P=可知,电路电阻越小,功率越大,功率大,电熨斗处于高温挡,根据电路图分析电路结构,判断高温挡时,开关S2的状态; (2)已知电熨斗的功率,由功率公式可求出各电阻的功率,然后可求出R1的电阻; (3)先根据公式R=算出各自的电阻,再求方案一加热和保温时的功率,看是不是符合要求,同理再分别求出方案二加热和保温时的功率,看是不是符合要求 (1)高温档状态下通过保险丝电流:I=P/U=1980W/220V=9A    (2分) (2)电热丝R2的功率P2=U2/R2=(220V)2/44=1100W    (1分) 电热丝R1的功率P1="P" -P2 =1980W一1100W=880W    (1分) 电阻R1的阻值R1=U2/pl=(220V) 2/880W=55。    (2分) (3)小楠方案:设一根“220V 550W的电阻丝电阻为R3 R3= U2/P3=(220V) 2/550W=88.    (1分) 两根电热丝R3并联后总电阻是44,其电功率为1100W,正常工作时符合要求(1分), 但当其中一根电热丝烧环时,电路仍可工作,但P3=550W<1100W,且不能及时发现加以排除,可见小楠方案也不是最佳方案  (1分) (其它正确解法参照给分) 考点:焦耳定律;电流的热效应、化学效应和磁效应;电功率的计算. 本题考查电阻各功率的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是电路的连接和设计,这也是本题的重点.本题考查知识点较多,考查的问题也较多,且都有一定的难度,解题时一定要认真仔细.
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