Question

如圖所示是某品牌電熱飲水機(jī)的工作原理圖．該飲水機(jī)有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)（由機(jī)內(nèi)溫控開關(guān)S₀自動控制），其銘牌上所標(biāo)有的技術(shù)參數(shù)如下表所示．求：
（1）當(dāng)S₀斷開時，S閉合時飲水機(jī)處于

 

狀態(tài)；當(dāng)S₀、S都閉合時處于

 

狀態(tài)．
（2）電阻R₁和R₂的阻值是多少？
（3）利用電路原有的元件，設(shè)計(jì)出另一個能夠?qū)崿F(xiàn)加熱和保溫兩種工作狀態(tài)的電路（要求加熱狀態(tài)功率不能低于550W）．畫出設(shè)計(jì)電路圖并計(jì)算加熱時的總功率．

熱水箱容量	2L
額定電壓	220V
加熱時的功率	550W
保溫時的功率	50W

Answer 1

分析：（1）分析溫控開關(guān)S₀斷開前后電路電阻的變化，根據(jù)P=

U2

R

分析電路功率大小可知飲水機(jī)處于哪種工作狀態(tài)；
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)得出加熱功率和保溫功率，然后根據(jù)R=

U2

P

分別求出加熱時和保溫時電路的總電阻，從而得出電阻R₂的阻值，最后根據(jù)串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)求出R₁的電阻；
（3）方案一：讓兩個電阻并聯(lián)，一個開關(guān)控制整個電路，另一個開關(guān)控制其中一條支路；
方案二：讓兩個電阻并聯(lián)，兩個開關(guān)分別控制兩條支路；
結(jié)合電路以及功率的計(jì)算功率求出加熱時的總功率．

解答：解：（1）當(dāng)S₀斷開時，S閉合時，R₁與R₂串聯(lián)，電路中的總電阻等于R₁與R₂阻值和；
當(dāng)S₀、S都閉合時，R₁短路，電路為R₂的簡單電路，電路的總電阻等于R₂的阻值；
由P=

U2

R

可得，S₀斷開時，S閉合時，電路的總功率小于S₀、S都閉合時的總功率；
故當(dāng)S₀斷開時，S閉合時飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)；當(dāng)S、S都閉合時處于加熱狀態(tài)．
（2）當(dāng)S₀、S都閉合時，飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)，電路中只有R₂工作，則R₂=

U2

P加熱

=

(220V)2

550W

=88Ω；
當(dāng)S₀斷開、S閉合時，飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)，R₁和R₂串聯(lián)，電路中的總電阻為R_總=

U2

P保溫

=

(220V)2

50W

=968Ω；
所以R₁的電阻為R₁=R_總-R₂=968Ω-88Ω=880Ω．
（3）①根據(jù)題意，設(shè)計(jì)如圖A所示的電路圖：

當(dāng)S₀、S都閉合時，飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)，總功率：P_總=P₁+P₂=

U2

R1

+

U2

R2

=

(220V)2

880Ω

+

(220V)2

88Ω

=605W；
②根據(jù)題意，設(shè)計(jì)如圖B所示的電路圖，此時只閉合S₀時，處于加熱狀態(tài)，則加熱功率：P_加熱=

U2

R2

=

(220V)2

88Ω

=550W．
答：（1）保溫；加熱；（2）電阻R₁和R₂的阻值分別是880Ω和88Ω；（3）加熱時的總功率分別為605W或550W．

點(diǎn)評：此題主要考查學(xué)生對電功率的計(jì)算，電阻的串聯(lián)和電阻的并聯(lián)等知識點(diǎn)的理解和掌握，此題的難點(diǎn)在第（3）問，按題目要求設(shè)計(jì)電路圖，對學(xué)生來說也是難點(diǎn)，所以此題屬于難題．