Question

電熱毯、電飯鍋等是人們常用的電熱式家用電器，他們一般具有加熱和保溫功能，其工作原理大致相同．圖①為某種電熱式電器的簡化電路圖，主要元件有電阻絲R₁、R₂和自動(dòng)開關(guān)S．
（1）當(dāng)自動(dòng)開關(guān)S閉合和斷開時(shí)，用電器分別處于什么狀態(tài)？
（2）用電器由照明電路供電U=220V，設(shè)加熱時(shí)用電器的電功率為400W，保溫時(shí)用電器的電動(dòng)功率為40W，則R₁和R₂分別為多大？
（3）若將圖①中的自動(dòng)開關(guān)S換成理想的晶體二極管D，如圖②所示，其它條件不變，求該用電器工作1小時(shí)消耗的電能．

Answer 1

分析：（1）由電路的結(jié)構(gòu)可知S閉合和斷開時(shí)的狀態(tài)；
（2）首先判斷當(dāng)開關(guān)S斷開和閉合時(shí)，熱水器處于什么狀態(tài)，再利用公式R=

U2

R

計(jì)算電阻，最后利用串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)求出R₁和R₂的阻值．
（3）晶體二極管D具有單向?qū)щ娦裕�即只有半個(gè)周期是工作的，所以②中相當(dāng)于一半時(shí)間加熱，一半時(shí)間保溫，根據(jù)做功公式即可求解．

解答：解：（1）S閉合，電流較大，處于加熱狀態(tài) 
S斷開，電流較小，處于保溫狀態(tài)  
（2）由電功率公式得
P₁=

U2

R1

…③
P₂=

U2

R1+R2

?…..④
聯(lián)立③④得R₁=121Ω
R₂=1089Ω
（3）晶體二極管D具有單向?qū)щ娦�，即只有半個(gè)周期是工作的，所以②中相當(dāng)于一半時(shí)間加熱，一半時(shí)間保溫，則：
W=P₁

t

2

+P₂

t

2

=0.22kW?h
答：（1）當(dāng)自動(dòng)開關(guān)S閉合時(shí)處于加熱狀態(tài)，斷開時(shí)，處于保溫狀態(tài)；
（2）R₁的阻值為121Ω，R₂的阻值為1089Ω；
（3）該用電器工作1小時(shí)消耗的電能為0.22kW?h．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)熱量公式的掌握和運(yùn)用，并利用電功率的變形公式R=

U2

R

計(jì)算電阻，以及串聯(lián)電路中電阻的特點(diǎn)，在計(jì)算過程中要注意單位的換算．此題的難點(diǎn)是知道開關(guān)斷開與閉合時(shí)電路的連接情況．