Question

17．小明家買了一臺電烤箱，有低、中、高三個檔位的發(fā)熱功率．如圖是其內部簡化電路圖，開關S₁可分別與觸點a、b接觸． 已知：R₁=48.4Ω，R₂=96.8Ω，電源電壓保持不變．請分析和解答以下問題：
（1）電烤箱工作的時候利用的是電流的熱效應．
（2）當開關S₁置于b端、S₂斷開時，電烤箱處于低溫檔位．
（3）要使電烤箱在中檔位工作時，S₁置于b端、S₂閉合時，此時電路消耗的總功率是1000 W．
（4）電烤箱在高檔位工作時的功率是低檔位功率的4.5倍．

Answer 1

分析 （1）電流流過導體時導體發(fā)熱，這種現(xiàn)象是電流的熱效應；
（2）當開關S₁置于b端、S₂斷開時，R₁與R₂串聯(lián)，電路中的總電阻最大，電烤箱的電壓一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知電路的總功率最小，據(jù)此進行判斷；
（3）當開關S₁置于b端、S₂閉合時，電路為R₁的簡單電路，電烤箱在中檔位工作，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出此時電路消耗的總功率；
（4）當開關S₁置于a端、S₂閉合時，R₁與R₂并聯(lián)，電路中的總電阻最小，電烤箱處于高溫檔，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出R₁與R₂的功率之和即為高溫檔的功率，再根據(jù)電阻的串聯(lián)和$\frac{{U}^{2}}{R}$求出低溫檔的功率，然后得出答案．

解答 解：（1）電烤箱是根據(jù)電流熱效應工作的；
（2）當開關S₁置于b端、S₂斷開時，R₁與R₂串聯(lián)，電路中的總電阻最大，
電烤箱的電壓一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$電路的總功率最小，處于低溫檔；
（3）當開關S₁置于b端、S₂閉合時，電路為R₁的簡單電路，電烤箱在中檔位工作，
此時電路消耗的總功率：
P_中=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{（220V）^{2}}{48.4Ω}$=1000W；
（4）當開關S₁置于a端、S₂閉合時，R₁與R₂并聯(lián)，電烤箱處于高溫檔，
則P_高=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$+$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{（220V）^{2}}{48.4Ω}$+$\frac{（220V）^{2}}{96.8Ω}$=1500W；
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，P_低=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{（220V）^{2}}{48.4Ω+96.8Ω}$=$\frac{1000}{3}$W，
則$\frac{{P}_{高}}{{P}_{低}}$=$\frac{1500W}{\frac{1000W}{3}}$=4.5，
故答案為：（1）熱效應；（2）低；（3）b；閉合；1000；（4）4.5．

點評 本題考查了電烤箱工作狀態(tài)和電功率的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，難點是分析開關斷開與閉合時電路的連接情況，本題的重點是分析出電阻串聯(lián)時電功率最小，電阻并聯(lián)時電功率最大，要知道電阻串聯(lián)和并聯(lián)的規(guī)律．