Question

小明家買了一臺(tái)電烤箱，發(fā)熱功率有高、中、低三個(gè)檔位．小明根據(jù)電烤箱的工作情況，跟同學(xué)們在實(shí)驗(yàn)室組成模擬電烤箱的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示．電源輸出電壓穩(wěn)定為6V，兩個(gè)發(fā)熱電阻分別為R₁=10Ω，R₂=20Ω．單刀雙擲開關(guān)S₂可分別與觸點(diǎn)a、b接通．請你參與小明他們的研究，分析和解答以下問題：
（1）兩個(gè)開關(guān)分別處于什么狀態(tài)時(shí)，模擬電烤箱電路處于“低”檔位？為什么？
（2）模擬電烤箱電路處于“中”檔位工作時(shí)，消耗的電功率是多少？
（3）模擬電烤箱電路處于“高”檔位工作時(shí)，通電10min，電流產(chǎn)生多少熱量？

Answer 1

分析：（1）模擬電烤箱電路處于“低”檔位，說明電路消耗功率最小，根據(jù)公式P=

U2

R

可知，電路電阻最大時(shí)，功率最小．電阻最大就是兩電阻串聯(lián)．
（2）模擬電烤箱電路處于“中”檔位時(shí)，電路電阻適中，只有一個(gè)電阻接入電路，也就是說開關(guān)S₁閉合，S₂斷開，只有電阻R₂接入電路，消耗的電功率根據(jù)公式P=

U2

R

可以求出．
（3）模擬電烤箱電路處于“高”檔位工作時(shí)，電路消耗功率最大，電路電阻最小，電阻最小就是兩電阻并聯(lián)．根據(jù)公式P=

U2

R

先計(jì)算出電阻R₁消耗功率，兩電阻消耗功率之和乘以時(shí)間就等于產(chǎn)生的熱量．

解答：解：（1）當(dāng)開關(guān)S₁斷開，S₂接a時(shí)，電路處于“低”檔位．
此時(shí)電阻R₁和R₂串聯(lián)，接入電路的電阻最大，當(dāng)電壓不變時(shí)．根據(jù)P=

U2

R

可知，此時(shí)電功率最�。�
答：當(dāng)開關(guān)S₁斷開，S₂接a時(shí)，電路處于“低”檔位．
（2）當(dāng)開關(guān)S₁閉合，S₂接a時(shí)，只有電阻R₂接入電路，電路處于“中”檔位．此時(shí)電功率P_中=P₂=

U2

R2

=

6V×6V

20Ω

=1.8W．
答：消耗的電功率是1.8W．
（3）當(dāng)開關(guān)S₁閉合，S₂接b時(shí)，兩個(gè)電阻并聯(lián)接入電路，此時(shí)電路處于“高”檔位．
P_高=P₁+P₂=

U2

R1

+P₂=

6V×6V

10Ω

+1.8W=5.4W．
通電10分鐘產(chǎn)生熱量Q=W=P_高t=5.4W×600s=3240J．
答：電流產(chǎn)生3240J的熱量．

點(diǎn)評：本題考查電烤箱電路的連接，在開關(guān)斷開與閉合時(shí)電路處于不同狀態(tài)下電功率的計(jì)算和產(chǎn)生熱量的計(jì)算，關(guān)鍵是會(huì)判斷開關(guān)閉合與斷開時(shí)電路的連接情況．