Question

6．学校宿舍楼里的电热水器的简化电路如图所示，A为自动温度开关，当水的温度达到设定温度时自动断开电路，低于设定温度时，自动接通电路．S是热水器的功率选择开关，可选择高、低两种加热功率，已知其高加热功率为2420W．
（1）电热水器加热过程中，若选择高加热功率，开关S应拨到1（填“1”或“2”）位置．
（2）当S拨至1时，热水器正常工作时电路中的电流是多少？R₁的电阻是多少？
（3）若R₁与R₂阻值相等，当S拨至2时，请计算此时热水器的功率．

Answer 1

分析 （1）由电路图可知，S接1时电路为R₁的简单电路，S接2时，两电阻串联，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知功率的大小关系；
（2）由P=UI计算高加热功率时电路中电流，由I=$\frac{U}{R}$计算R₁的电阻；
（3）由串联电路电阻特点和P=$\frac{{U}^{2}}{R}$计算当S拨至2时热水器的功率．

解答 解：
（1）由电路图可知，S接1时电路为R₁的简单电路，电路中的电阻最小，S接2时，两电阻串联，电路中电阻最大，
电源电压一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，S接1时电路消耗功率最大，为高加热功率；
（2）已知高加热功率为2420W，照明电路电压220V，
由P=UI可得，当S拨至1时，热水器正常工作时电路中的电流：
I=$\frac{{P}_{高}}{U}$=$\frac{2420W}{220V}$=11A，
由I=$\frac{U}{R}$可得R₁的电阻：
R₁=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{11A}$=20Ω；
（3）R₁与R₂阻值相等，S接2时，两电阻串联，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得此时热水器的功率：
P=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{（220V）^{2}}{20Ω+20Ω}$=1210W．
故答案为：（1）1；
（2）当S拨至1时，热水器正常工作时电路中的电流是11A，R₁的电阻是20Ω；
（3）若R₁与R₂阻值相等，当S拨至2时，热水器的功率为1210W．

点评 本题考查了串联电路特点和电功率公式的灵活运用，关键是弄清热水器两种加热方式功率和电路的对应关系．