Question

4．一支標有“220V  100W”的電烙鐵，為使電烙鐵正常工作時電功率為100W，而在保溫時，電烙鐵的功率為25W，使之不會完全冷卻．為此，某同學設計了如圖所示的電路，其中，S為單刀雙擲開關，L為一只額定電壓為220V的燈泡．下列說法中正確的是（　　）

• A． 選用的燈泡規(guī)格應為“220V 75W”
• B． 當S撥向2時，電烙鐵處于工作狀態(tài)
• C． 當S撥向1時，電烙鐵處于工作狀態(tài)
• D． 電烙鐵在正常工作時比保溫是消耗電能多

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，當S撥向1時，電路中只有電烙鐵工作，燈泡被斷路，當S撥向2時，燈泡與電烙鐵串聯(lián)，根據(jù)公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，串聯(lián)和電烙鐵單獨工作時功率的大小，從而判斷出電烙鐵工作和保溫時開關的位置；
（2）由電烙鐵上的銘牌可知額定電壓及額定功率，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電烙鐵的電阻；當S撥向2時，燈泡與電烙鐵串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和P=I²R求出電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出燈泡的電阻，又知道燈泡的額定電壓，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出燈泡的額定功率；
（3）由W=Pt可知，用電器消耗的電能與用電器的功率和工作時間有關．

解答 解：（1）當S撥向1時，電路中只有電烙鐵工作，燈泡被斷路，當S撥向2時，燈泡與電烙鐵串聯(lián)，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電阻越大，功率越小，電烙鐵工作時的功率大，電阻小，
所以，當S撥向1時，電烙鐵處于工作狀態(tài)，故C正確、B錯誤；
（2）電烙鐵的電阻值：
R=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{100W}$=484Ω，
當S撥向2時，燈泡與電烙鐵串聯(lián)，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由P=I²R可得，電路中的電流：
I=$\sqrt{\frac{{P}_{保溫}}{R}}$=$\sqrt{\frac{25W}{484Ω}}$=$\frac{5}{22}$，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{\frac{5}{22}A}$=968Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，燈泡的電阻：
R_L=R_總-R=968Ω-484Ω=484Ω，
L的額定電壓為220V，則燈泡的額定功率：
P_L=$\frac{{{U}_{L}}^{2}}{{R}_{L}}$=$\frac{（220V）^{2}}{484Ω}$=100W，即選用的燈泡規(guī)格應為“220V 100W”，故A錯誤；
（3）由于電烙鐵在正常工作時和保溫時的工作時間不知，所以，由W=Pt可知，無法比較兩者消耗的電能關系，故D錯誤．
故選C．

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、電功公式的應用，分清電烙鐵處于不同狀態(tài)時電路的連接方式是關鍵．