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(2009?张掖)电烙铁是修理电器时常用的一种工具,李师傅有一只标有“220V 100W”字样的电烙铁,他为了让其正常使用时,烙铁头能正常消耗100W的电功率,而放下不使用时,烙铁头只消耗25W的电功率,使之不至于完全冷却,又节约了电能.于是他设计了一个电路实现了以上目的,其共作电路可简化为如图所示,其中R为烙铁头内的发热电阻,L是他外接的灯泡,S是单刀双掷开关(即S可闭合到a、也可闭合到b).
(1)用公式分析说明电烙铁的加热状态和保温状态.
(2)在这个设计中,李师傅手头只有额定电压为220V的灯泡L,他接入电路的灯泡额定功率为多大?
分析:(1)由电路图可知,当S接a时,电路为R的简单电路;当S接b时,R与L串联;根据P=
U2
R
可知,电烙铁的电阻不变,分得的电压越小,电功率越小,据此判断电烙铁的状态;
(2)保温时电烙铁的功率25W是加热时电烙铁功率100W的
1
4
,电烙铁的电阻不变,根据P=
U2
R
可知电烙铁两端的电压变为原来的
1
2
,即此时灯泡两端的电压和电烙铁两端的电压相等,根据串联电路的分压特点可知灯泡的电阻与电烙铁的电阻相等,根据P=
U2
R
可知灯泡的额定功率和电烙铁的额定功率相等.
解答:解:(1)由电路图可知,当S接a时电路为R的简单电路,当S接b时R与L串联,
根据串联电路电阻的分压特点可知:当S接b时,电烙铁分得的电压变小,
由P=
U2
R
可知,电烙铁的电功率变小,故S接a时为加热状态,S接b时为保温状态;
(2)∵保温时电烙铁的功率25W是加热时电烙铁功率100W的
1
4
,且电烙铁的电阻不变,
∴根据P=
U2
R
可知电烙铁两端的电压变为原来的
1
2
,即此时灯泡和电烙铁两端的电压相等,
∵串联电路各处的电流相等,
∴灯泡的电阻与电烙铁的电阻相等,
又∵灯泡与电烙铁的额定电压相等,
∴根据P=
U2
R
可得:灯泡的额定功率和电烙铁的额定功率相等,即灯泡的额定功率为100W.
答:(1)S接a时为加热状态,S接b时为保温状态;
(2)灯泡额定功率为100W.
点评:本题考查了串联电路的特点和电功率公式的灵活运用,利用好保温时电烙铁的功率和加热时电烙铁功率之间的关系是关键.
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