Question

2．如圖1所示為某型號室內(nèi)電加熱器，有高溫和低溫兩個擋位，額定電壓為220V，高溫擋和低溫擋功率分別為2200W和1000W，簡化電路如圖2所示．

（1）使用電加熱器時，要插入三孔插座，是為了將金屬外殼與地線相連，當開關(guān)S₁閉合、S₂斷開時，電加熱器處于低溫擋．
（2）請計算電阻絲R₁的阻值和通過電阻絲R₂的電流．（結(jié)果保留一位小數(shù)）
（3）在額定電壓下，使用高溫擋工作3小時，電加熱器產(chǎn)生的熱量是多少焦耳？

Answer 1

分析 （1）①三孔插座的接法是左零右火上接地，三腳插頭的接法是中上的要與用電器外殼相連；
②當開關(guān)S₁閉合、S₂斷開時，電路為R₁的簡單電路，電路中的總電阻最大，根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知電路的總功率最小，據(jù)此進行解答；
（2）根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電阻絲R₁的阻值，當開關(guān)S₁、S₂閉合時，R₁與R₂并聯(lián)，電路中的總電阻最小，由P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知電路的總功率最大，電加熱器處于高溫檔，高溫檔的功率減去低溫檔的功率即為R₂的功率，根據(jù)P=UI求出通過電阻絲R₂的電流；
（3）額定電壓下用電器的功率和額定功率相等，根據(jù)Q=W=Pt求出使用高溫擋工作3小時電加熱器產(chǎn)生的熱量．

解答 解：
（1）①電加熱器屬于金屬外殼用電器，因此與電冰箱外殼相連接的是地線，這樣即使金屬外殼帶電，電流會通過地線導入大地，防止造成觸電事故的發(fā)生；
②當開關(guān)S₁閉合、S₂斷開時，電路為R₁的簡單電路，電路中的總電阻最大，根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知電路的總功率最小，電加熱器處于低溫檔；
（2）當開關(guān)S₁閉合、S₂斷開時，電路為R₁的簡單電路，電加熱器處于低溫檔，
由P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，電阻絲R₁的阻值：
R₁=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{低溫}}$=$\frac{（220V）^{2}}{1000W}$=48.4Ω，
當開關(guān)S₁、S₂閉合時，R₁與R₂并聯(lián)，電路中的總電阻最小，電路的總功率最大，電加熱器處于高溫檔，
因電路中總功率等于各用電器功率之和，
所以，R₂的功率：
P₂=P_高溫-P_低溫=2200W-1000W=1200W，
由P=UI可得，通過電阻絲R₂的電流：
I₂=$\frac{{P}_{2}}{U}$=$\frac{1200W}{220V}$≈5.5A；
（3）在額定電壓下，使用高溫擋工作3小時，電加熱器產(chǎn)生的熱量：
Q=W=P_高溫t=2200W×3×3600s=2.376×10⁷J．
答：（1）地線；低；
（2）電阻絲R₁的阻值為48.4Ω，通過電阻絲R₂的電流為5.5A；
（3）在額定電壓下，使用高溫擋工作3小時，電加熱器產(chǎn)生的熱量是2.376×10⁷J．

點評 本題考查了安全用電的常識和電功率公式、電熱公式的應用，分清電加熱器處于不同檔位時電路的連接方式是關(guān)鍵．