Question

【題目】圖1是一款家用小型烤面包片的電烤爐，其額定功率為800W．它內(nèi)部的簡(jiǎn)化電路如圖2，發(fā)熱體由兩根完全相同的電熱絲組成（不考慮溫度對(duì)電阻的影響）。

（1）該電烤爐正常工作5min，電熱絲放出的總熱量是多少？

（2）小華只想讓一根電熱絲工作，她在圖2中的a、b兩點(diǎn)間接入一個(gè)開關(guān)S1．請(qǐng)你通過計(jì)算說(shuō)明，若開關(guān)S、S1均閉合時(shí)，對(duì)電熱絲的使用壽命會(huì)造成什么影響？

（3）小華最終將電烤爐內(nèi)部電路改造為圖3，其中R3＝R4．當(dāng)開關(guān)S、S1、S2均閉合時(shí)，電烤爐的功率仍為800W，則電熱絲R3的阻值應(yīng)為多少？

Answer 1

【答案】（1）2.4×105J（2）a、b兩點(diǎn)間接入一個(gè)開關(guān)S1．若開關(guān)S、S1均閉合時(shí)，電熱絲容易因溫度過高而熔斷（3）121Ω

【解析】

（1）家用電烤爐的額定電壓為家庭電路電壓：U＝220V；額定功率：P＝800W；工作時(shí)間：t＝5min＝300s；

因?yàn)殡娍緺t工作時(shí)所消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即Q＝W，

所以電烤爐正常工作5min放出的熱量：Q＝W＝Pt＝800W×300s＝2.4×105J；

（2）由P＝UI得：I＝，電烤爐正常工作時(shí)電流：I＝＝＝3.64A；

正常工作時(shí)電阻：R＝＝＝60.5Ω；

a、b兩點(diǎn)間接入一個(gè)開關(guān)S1，開關(guān)S、S1均閉合時(shí)，電路中只有R2工作，R1被S1短路，

由于R1＝R2，R2＝R＝×60.5Ω＝30.25Ω；

此時(shí)電流：I′＝＝＝7.27A＝2I；

即此時(shí)R2中電流實(shí)正常工作時(shí)的2倍，由焦耳定律式Q＝I2Rt；

可知相同時(shí)間內(nèi)R2此時(shí)的熱量是正常工作時(shí)的4倍，很容易因溫度過高而熔斷；

（3）由圖3可知，R3、R4并聯(lián)，且R3＝R4；功率：P′＝800W；

R3所消耗的功率：P3＝U3I3＝U×I＝×800W＝400W；故R3的電阻：R3＝＝＝121Ω。