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【题目】教室里的饮水机有加热和保温两个工作档位,其内部电路如图甲所示。其中S2为温控开关,当水温较低时,自动闭合,使得饮水机开始加热;水温较高时,S2断开,R1R2同时工作,起到保温效果。如果饮水机不断电,其正常工作规律和功率如图乙所示。

1)计算R1的电阻

2)计算R2的电阻

3)同学们经常会把饮水机开一个夜晚,从恰好开始加热的时候计时,一个夜晚的时间为8h,计算此饮水机开一晚消耗的电能。

【答案】(1110Ω;(2330Ω;(31.54kWh

【解析】试题分析:(1)当S1S2同时闭合时,饮水机处于加热状态,此时电路为R1 的简单电路,由图乙可知,饮水机的加热功率P加热=440W

P=U2R可得,R1的电阻:R1 =U2P加热=220V2440W=110Ω

2)当S1闭合、S2断开时,饮水机处于保温状态,此时R1R2串联,由图乙可知,饮水机的保温功率P保温=110W,电路的总电阻:R=U2/P保温=220V2/110W=440Ω

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,R2的电阻:R2=R-R1=440Ω-110Ω=330Ω

3)由图乙可知,1h内的加热时间为15min=h/4,保温时间45min=3h/4

则一个夜晚的加热时间t加热=h×8/4=2h,保温时间t保温=3/4h×8=6h

P=W/t可得,饮水机开一晚消耗的电能:

W=P加热t加热+P保温t保温=440×10-3kW×2h+110×10-3kW×6h=1.54kWh

练习册系列答案
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