Question

如图为一台两挡式电热水器的内部简化电路，S为温控开关，当S接a时电路中的电流为5A；当S接b时电路消耗的电功率为22W．求：
（1）R₁的电阻；
（2）高温挡时电路消耗的电功率；
（3）在低温挡工作l0min，电流通过R₂产生的热量．

Answer 1

【答案】分析：（1）当S接a时，电路为R₁的简单电路，此时电路中的总电阻最小，根据P=可知，电热水器处于高温档位，根据欧姆定律求出R₁的电阻；
（2）根据P=UI求出高温挡时电路消耗的电功率；
（3）当S接b时，两电阻串联，电路中的总电阻最大，电功率最小处于低温档位，根据P=UI求出电路中的电流，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出R₂的阻值，再根据Q=I²Rt求出工作l0min电流通过R₂产生的热量．
解答：解：（1）当S接a时，电路为R₁的简单电路，电热水器处于高温档位，
根据欧姆定律可得：
R₁===44Ω；
（2）高温挡时电路消耗的电功率：
P_高=UI_高=220V×5A=1100W；
（3）当S接b时，两电阻串联，电热水器处于低温档位，

电路中的电流：

I_低===0.1A，
电路中的总电阻：

R_总===2200Ω，
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
∴R₂=R_总-R₁=2200Ω-44Ω=2156Ω，
工作l0min电流通过R₂产生的热量：
Q₂=I_低²R₂t=（0.1A）²×2156Ω×10×60s=12936J．

答：（1）R₁的电阻为44Ω；
（2）高温挡时电路消耗的电功率为1100W；
（3）在低温挡工作l0min，电流通过R₂产生的热量为12936J．
点评：本题考查了电阻的串联和欧姆定律、焦耳定律、电功率公式的应用，关键是结合电路图判断高温档位和低温档位．