Question

家用飲水機(jī)其工作原理可簡化為如圖所示的電路，其中S是一個溫控開關(guān)，當(dāng)飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)時，水被迅速加熱，達(dá)到預(yù)定溫度時，開關(guān)S自動切換到另一檔，飲水機(jī)便處于保溫狀態(tài)．設(shè)R₂=3R₁．請你用所學(xué)的物理知識回答下列問題：
（1）試判斷溫控開關(guān)S接a或b時，飲水機(jī)分別對應(yīng)的工作狀態(tài)，并寫出判斷的依據(jù)．
（2）若R₁=100Ω，請你分別計算飲水機(jī)保溫和加熱時發(fā)熱管消耗的電功率各為多少？

Answer 1

解：（1）當(dāng)S接a時，兩電阻串聯(lián)；當(dāng)S接b時，電路為R₁的簡單電路
根據(jù)I=和P=I²R可知：
S接a時，電路中電阻最大、電流最小，電功率最小，飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)，
S接b時，電路中電阻最小、電流最大，電功率最大，飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)．
（2）保溫時，兩電阻串聯(lián)，
電路中的電流I===0.55A，
發(fā)熱管R₁消耗的電功率：
P_1保溫=I²R₁=（0.55A）²×100Ω=30.25W；
加熱時發(fā)熱管R₁消耗的電功率：
P₁′===484W．
答：（1）S接a時，電路中電阻最大、電流最小，電功率最小，飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)；
S接b時，電路中電阻最小、電流最大，電功率最大，飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)；
（2）飲水機(jī)保溫和加熱時發(fā)熱管R₁消耗的電功率各為30.25W、484W．
分析：（1）當(dāng)S從接a到b時，根據(jù)串聯(lián)電路的總電阻大于分電阻可知電路中的電阻變小，根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流變大，再根據(jù)P=I²R判斷R₁消耗的電功率即可判斷飲水機(jī)分別對應(yīng)的工作狀態(tài)．
（2）保溫時，兩電阻串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)P=I²R求出發(fā)熱管消耗的電功率；加熱時，電路為R₁的簡單電路，根據(jù)P=求出此時發(fā)熱管消耗的電功率．
點評：本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活運用，會判斷開關(guān)在不同位置時電路的連接情況和對應(yīng)的電功率是關(guān)鍵．