Question

【题目】如图1所示是某型号电烙铁工作原理图，接通电源后分为工作和保温两个状态．R1、R2为发热电阻，且R2=4R1 ， S为单刀双掷开关连接在不同位置时完成工作和保温的转换．
（1）电阻R1的阻值；
（2）电烙铁处于低档位置时的发热功率；
（3）如图2所示是某次使用电烙铁工作30min的图象，则这段时间内电烙铁消耗的总电能是多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：由图1知，开关S接“1”时两电阻串联，接“2”时只有R1接入电路．电源电压一定，接“1”时总电阻最大，由P= 可知，此时为保温状态；接“2”时电阻最小，为工作状态；由图2知，工作功率：P工作=200W，由P= 可得R1的阻值：R1= = =242Ω
（2）解：由题知，R2=4R1，则电烙铁处于低档位置时的发热功率（保温功率）：P保温= = = =40W
（3）解：由图2知，工作30min时，其中工作状态的时间为10min，保温状态的时间为20min，

所以电烙铁消耗的总电能：

W总=W工作+W保温=P工作t工作+P保温t保温=200W×10×60s+40W×20×60s=1.68×105J

【解析】（1）由图分析，开关S在不同位置时，根据P= 分析电烙铁的工作状态；由图2知，电烙铁工作状态下功率，由P= 计算R1的阻值；（2）已知R2=4R1 ， 由P= 计算电烙铁处于低档位置时的发热功率；（3）由图2读出电烙铁30min内的高档和低档工作时间，由W=Pt计算消耗的电能．
【考点精析】解答此题的关键在于理解电功的计算的相关知识，掌握电功计算公式：W=UIt（式中单位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒），以及对电功率的计算公式的理解，了解计算电功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中单位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）计算电功率还可用公式：P=I2R和P= U2/R．