19-电功率和电热的综合应用(超级课堂).docVIP

【全能晋级热身】 1.如图19—1所示是一只自制电热水杯的电路．R为电热丝，R为一定值电阻，R10Ω，R2Ω，电源电压U12V，当开关S(填“断开”或“闭合”)时，电热水杯处于低温挡，此时电热水杯的电热丝min产生的热量为J．如图19—2是某电热器内部电路结构图，R、R2是两根完全相同的电热丝．当电热器处于高温挡时应闭合的开关是，应断开的开关是；当电热器处于低温挡时应闭合的开关是，应断开的开关是．该电热器最多能实现个不同的加热挡位． 有一电饭煲的加热功率为500W，保温功率为50W．它在加热状态下工作5min将饭煮熟，之后又在保温状态下工作了5min，这整个过程中电流产生的热量是J． 例1 如图9—3是一个电热器的工作原理图，电热器内有两个阻值分别为R60Ω和R2120Ω的电热丝；旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有0，1，2，……，9，共0个金属触点；可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接．如旋钮上的箭头指向图中位置D时，金属滑片将2、3触点接通，同时同一端将7、8触点接通．用这个旋转开关可以实现电热器有多挡位工作的要求．请回答： (1)这个电热器可有几个不同加热挡位?并指出每个加热挡位旋转开关的箭头指向的位置． (2)将此电热器接家庭电路中，电热器在正常工作时每个挡位的功率各是多大? 【学找切入点】 图中两个阻值不同的电阻通过旋转开关或分别单独接到电源上，或串联接到电源上，或并联接到电源上，实现四种不同功率的加热．此题由于电路较为复杂，因而要细致耐心地利用“电流法”看清旋转开关在不同位置时的电路连接情况． 【答案】 (1)有五个挡位：A挡：当旋钮上的箭头指向图中位置A或F时；挡：当旋钮上的箭头指向图中位置或G时；挡：当旋钮上的箭头指向图中位置C或H时；D挡：当旋钮上的箭头指向图中位置D或I时；E挡：当旋钮上的箭头指向图中位置E或J时． (2)A挡：R、R2并联连电路，电路的总电阻最小，为最大功率挡 B挡：只有R接电路，为较大功率挡 挡：R、R2串联连电路，电路的总电阻最大，为最小功率挡 R=R1+R260Ω+120Ω=180Ω， D挡：只有R2接电路，为较小功率挡 E挡：空挡，接此挡时功率为零．【培优拓展题】小红家买了一台电烤箱，有高、中、低三个挡位的发热功率．如图9—4是其内部简化电路图，开关S可分别与触点、b接触．已知．R60.5Ω，R121Ω，电源电压保持不变．当开关S置于b端，S2断开时，电烤箱处于挡位；电烤箱在中挡位工作时，应是S接，S2；电烤箱在高挡位工作时，对食物加热5min，消耗的电能是J． 例2 如图9—5是一种电熨斗的电路图，R、R2为相同的阻丝，其阻值不受温度影响，S为挡位关，使用时接正常的照明电路．若使用低温挡时，电熨斗的额定功率为21W． (1)说明分别使用低温、高温挡时，S的通断情况． (2)若使用高温挡时，电熨斗由于环境温度较低，电熨斗每分钟散热2×104J，为保持这一温度恒定，应在电路中串联多大的分压电阻．为保证各挡正常使用，怎样设计这部分电路最? 【学找切入点】 (1)确定高温挡和低温挡，关键是看发热体的总功率的大小．图中R、R2都为电熨斗的电热丝，高温挡是R、R2发热总功率最大的状态．由知，一定，R越小，P越大，所以，高温挡应为S闭合的状态。(2)为保持电熨斗恒温，要让电熨斗在相同时间内产生的热量与电熨斗的散热相等，由此可以确定电熨斗所需的总电阻，进而确定大小． 【答案】 (1)根据可知，当电压一定时，功率与电阻成反比．应断开，使用高温挡时S应闭合． (2)根据(1)中分析可求R 得，所以R． 方案一：使用高温挡时仅R产生热量．要保持恒温，应使R产生的热量刚好等于电熨斗对外散热，设R允许电压为，由得所以=200V，由于照明电路电压为20V，应在分压电阻上分压20V，因分压电阻与R2串联，所以分压电阻 为保证低温、高温、恒温挡正常工作，应在分压电阻上并联一个开关，如图19—6所示． 方案二：使用高温挡时，保持恒温，应使R2及串联的分压电阻共同产生的热量刚好等于电熨散热． 由 得42Ω，电路同方案一． 方案三：为保证各挡正常用时，设计电路最简单，同虑到“物尽其用，使用方便”的原则，只要将R换成如图19—7所示的滑动变阻器，使R和R2的部分电阻共同产生的热量刚好等于电熨斗对外散热 (P在端为低温，在端为高温，P在处为恒温) 42Ω 【培优拓展题】如图9—8所示是一电熨斗内部的电路图，R为电热丝，R、R为已知阻值的定值电阻．R1Ω，R22Ω，R3Ω，电源电压为12V，为一旋转开关，可以分别接到1、