Question

9．沈明家有一款有高、低溫兩檔的家用蒸汽電熨斗，圖1為其原理示意圖，R₁、R₂為電熱絲，其額定電壓均為220V．為了知道兩檔的功率值，他用自家的電能表進行測量，電能表銘牌如圖2所示，當電路中只有這個電熨斗的高溫檔連續(xù)工作時，測得在3min內(nèi)電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了300轉(zhuǎn)，他又通過同樣的方法測得低溫檔的電功率為800W，請你分析，計算回答下列問題：

（1）根據(jù)圖分析可知，當開關(guān)S₁閉合，S₂斷開（選填“閉合”或“斷開”）時，電熨斗處于低溫檔工作狀態(tài)；
（2）電熨斗高溫檔的電功率為多少瓦？
（3）電熨斗在高溫檔狀態(tài)下工作時，通過電熱絲R₂的電流是多少安？（結(jié)果保留小數(shù)點后兩位）

Answer 1

分析 （1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電壓一定時，電路電阻越小，功率越大，功率大，電熨斗處于低溫擋，根據(jù)電路圖分析電路結(jié)構(gòu)，判斷低溫擋時，開關(guān)的狀態(tài)；
（2）3000r/kW•h的含義是：電路中每消耗1kW•h的電能，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了3000轉(zhuǎn)；根據(jù)題目所給條件和電功率的公式P=$\frac{W}{t}$進行解答．
（3）電熨斗在高溫檔狀態(tài)下工作時，求出電熱絲R₂的功率，利用P=UI即可求出電流．

解答 解：（1）由電路圖知，當S₁、S₂都閉合時，兩電熱絲并聯(lián)，電路電阻最小，電源電壓U一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，此時電路功率最大，電熨斗處于高溫擋，當S₁閉合，S₂斷開時，只有電阻R₁接入電路，電路電阻最大，電源電壓U一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，此時電路功率最小，電熨斗處于低溫擋；
（2）因為電路中每消耗1kW•h的電能，電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了3000轉(zhuǎn)；
所以當電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了300轉(zhuǎn)時，消耗的電能為W=$\frac{300r}{3000r/kW•h}$=0.1kW•h=3.6×10⁵J；
t=3min=180s；
高溫檔的電功率P_高=$\frac{W}{t}$=$\frac{3.6×1{0}^{5}J}{180s}$=2000W；
（3）電熨斗在高溫檔狀態(tài)下工作時，兩電熱絲并聯(lián)，則電熱絲R₂的功率P₂=P_高-P_低=2000W-800W=1200W，
由P=UI得：I₂=$\frac{{P}_{2}}{U}$=$\frac{1200W}{220V}$≈5.45A．
故答案為：（1）斷開；
（2）電熨斗高溫檔的電功率為2000W；
（3）電熨斗在高溫檔狀態(tài)下工作時，通過電熱絲R₂的電流是5.45A．

點評 本題考查功率的計算和電熨斗的工作原理、求電熨斗的電阻絲電阻，分析電路結(jié)構(gòu)，知道什么狀態(tài)下電熨斗處于高溫擋、什么條件下處于低溫檔是本題的難點．