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每日一练小星同学为实验室设计了一个多挡位电加热器.其工作原理图如图所

更新时间:2024-01-16 文章作者: 信息来源: 阅读次数:

小星同学为实验室设计了一个多挡位电加热器,其工作原理图如图所示.其中R1、R2、R3为发热电阻.三个灯泡为上述发热电阻相应的工作指示灯,其所消耗的电功率可忽略不计.小星设想通过开关的组合,使电加热器能有200W、300W、…、900W共七挡功率.他设计了其中二个档位的表格:表中的“√”表示对应的开关闭合,相应的指示灯亮:“×”表示对应的开关断开,相应的指示灯熄灭;功率栏给出了相应状态时电加热器的功率值.

档位开关状态功率
S1S2S3
1××200W
2××300W
(1)按照他的设想,帮他计算电加热器在第1档位正常工作时的电流,在第2档位正常工作5小时可以产生的热量.lVo物理好资源网(原物理ok网)

(2)当功率为900W时,开关S1、S2、S3的状态分别是什么?R3的阻值是多少?lVo物理好资源网(原物理ok网)

(3)另外四个功率档位的功率值分别是多少?(该问无需写计算过程 )

试题答案

解:(1)第1档位正常工作时的电流为I1==≈0.91A;lVo物理好资源网(原物理ok网)

第2档位正常工作5小时产生的热量为Q=W=P2t=300W×5×3600s=5.4×106J.lVo物理好资源网(原物理ok网)

(2)∵总功率等于各用电器功率之和,lVo物理好资源网(原物理ok网)

∴电加热器的最大功率P7=900W时,开关S1、S2、S3都应闭合;lVo物理好资源网(原物理ok网)

R3的功率为P3=P7-P1-P2=900W-200W-300W=400W,lVo物理好资源网(原物理ok网)

R3的阻值为R3===121Ω.lVo物理好资源网(原物理ok网)

(3)由题意可知:P3=400W,P4=P1+P2=200W+300W=500W,P5=P1+P3=200W+400W=600W,P6=P2+P3=300W+400W=700W.lVo物理好资源网(原物理ok网)

答:(1)电加热器在第1档位正常工作时的电流约为0.91A,在第2档位正常工作5小时产生的热量为5.4×106J.lVo物理好资源网(原物理ok网)

(2)当功率为900W时,开关S1、S2、S3都闭合;R3的阻值为121Ω.lVo物理好资源网(原物理ok网)

(3)另外四个功率档位的功率值分别为400W、500W、600W、700W.lVo物理好资源网(原物理ok网)

试题解析

(1)已知第1档位的电功率和家庭电路的电压,根据I=求出正常工作时的电流;已知电加热器为纯电阻用电器,根据W=Pt求出产生的热量.lVo物理好资源网(原物理ok网)

(2)根据题意可知电加热器的最大功率为900W,根据总功率等于各用电器功率之和可知开关S1、S2、S3的状态;进一步求出R3的电功率,根据R=求出R3的阻值.lVo物理好资源网(原物理ok网)

(3)根据总功率等于各用电器功率之和求出另外四个功率档位的功率值.lVo物理好资源网(原物理ok网)

点评:本题考查了电功、电功率的计算,关键是知道电路的总功率为各用电器功率之和,以及知道家庭电路的电压为220V;通过开关的闭合和断开,改变电路的连接方式,是初中电学的典型习题,一定要熟练掌握.lVo物理好资源网(原物理ok网)

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