Question

12．小李家里有一個電吹風(fēng)，該電吹風(fēng)的工作原理如圖甲所示，電吹風(fēng)工作時可以吹出熱風(fēng)也可以吹出涼風(fēng)．

（1）小李將電吹風(fēng)插頭接入家庭電路中，當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電風(fēng)扇與電熱絲的連接方式是并聯(lián)．
（2）小李在某次用該電吹風(fēng)將頭發(fā)吹干的全過程中，為了知道這次使用電吹風(fēng)時總共消耗的電能，她把電吹風(fēng)的實際功率隨時間的變化關(guān)系如圖乙記錄了下來，請你幫她算一算，她這次吹干頭發(fā)的全過程中電吹風(fēng)總共消耗的電能．
（3）該電吹風(fēng)的電熱絲在工作時電阻值是（保留兩位小數(shù)）．
（4）該電吹風(fēng)使用幾年了，發(fā)現(xiàn)其電熱絲明顯變細了，查閱該用電器的名牌得知原來吹熱風(fēng)時的功率為1000W，假設(shè)電動機的功率一直沒變，通過計算說明如何改造使其熱風(fēng)擋上的功率為原來的額定值．

Answer 1

分析 （l）當(dāng)電吹風(fēng)機送出來的是熱風(fēng)時，說明電動機和電阻絲同時工作．
（2）由圖象得出吹熱風(fēng)和吹涼風(fēng)時的功率和時間，然后根據(jù)W=Pt分別計算出電吹風(fēng)工作時吹熱風(fēng)和吹涼風(fēng)時消耗的電能，求其和即可．
（3）由圖象可知電熱絲和電動機的總功率，計算出電熱絲工作的時的功率，由R=$\frac{{U}^{2}}{P}$計算出電熱絲工作時的電阻．
（4）影響電阻的因素有材料、長度以及橫截面積和溫度，在其他條件一定時，導(dǎo)體的橫截面積越小，導(dǎo)體的電阻越大．假設(shè)電動機的功率一直沒變，要使其熱風(fēng)擋上的功率為原來的額定值，并聯(lián)一根電阻絲即可，根據(jù)并聯(lián)這根電阻絲的功率為△P=1000W-800W=200W，利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可求得電阻值．

解答 解：（l）要讓電吹風(fēng)工作時吹出熱風(fēng)，需要電動機和電阻絲同時工作，即開關(guān)應(yīng)置于圖甲中的1位置，此時電風(fēng)扇與電熱絲是并列連接在電源上的，所以是并聯(lián)連接．
（2）根據(jù)功率隨時間的變化關(guān)系圖象可知：
P_熱=800W，t₁=2min=120s，
P_涼=100W，t₂=3min-2min=1min=60s，
電吹風(fēng)總共消耗的電能：W_總=W_熱+W_涼=P_熱t₁+P_涼t₂=800W×120s+100W×60s=1.02×10⁵J．
（3）電熱絲的功率：P=P_熱-P_涼=800W-100W=700W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，電熱絲在工作時電阻：
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{700W}$≈69.14Ω；
（4）使用幾年后，電熱絲變細，但電熱絲的材料、長度因素都不變，只有橫截面積變小，電阻變大．
假設(shè)電動機的功率一直沒變，要使其熱風(fēng)擋上的功率增大為原來的額定值，應(yīng)減小電阻，則應(yīng)并聯(lián)一根電阻絲，
并聯(lián)這根電阻絲的功率為△P=P_熱總′-P_熱總=1000W-800W=200W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，并聯(lián)電阻絲的阻值：R_并=$\frac{{U}^{2}}{△P}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{200W}$=242Ω．
即并聯(lián)一根阻值為242Ω的電阻絲即可．
答：（1）并．
（2）她這次吹干頭發(fā)的全過程點電吹風(fēng)總共消耗的電能為1.02×10⁵J．
（3）該電吹風(fēng)的電熱絲在工作時電阻值是69.14Ω；
（4）并聯(lián)一根阻值為242Ω的電阻絲即可．

點評 本題考查串并聯(lián)電路的特點、考查電功率公式的應(yīng)用以及影響電阻的大小的因素，能夠從圖象中獲取有用的信息是解題的關(guān)鍵．