Question

12．如圖甲所示是一種電熱水龍頭，圖乙是它的電路簡(jiǎn)圖．旋轉(zhuǎn)手柄可使扇形開關(guān)S同時(shí)接觸兩個(gè)相鄰觸點(diǎn)，從而控制流出的水為冷水、溫水或熱水．已知R₁、R₂是電熱絲，R₂=88Ω，溫水檔的電功率是2.2kW．
（1）S旋到2位置時(shí)，水龍頭流出的是溫水還是熱水？并說明理由．
（2）電熱絲R₁的阻值是多大？
（3）S旋到熱水檔時(shí)，電路中的總電流是多大？此時(shí)，電熱水龍頭工作1min產(chǎn)生的熱量是多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)開關(guān)位置的改變，判斷出電路的連接情況，然后根據(jù)P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$判斷功率的大小，由此可知熱水或溫水的檔位；
（2）知道溫水功率，利用P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求R₁的阻值；
（3）根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出通過兩電熱絲的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出干路電流，利用焦耳定律求工作1min產(chǎn)生的熱量．

解答 解：（1）當(dāng)開關(guān)處于位置2時(shí)，只有電阻R₁接入電路，電路電阻最大，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知：此時(shí)功率最小，故此時(shí)放出的是溫水；
（2）由P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，電熱絲R₁的阻值：
R₁=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{溫水}}$=$\frac{（220V）^{2}}{2200W}$=22Ω；
（3）S旋到熱水檔時(shí)，電阻R₁和R₂并聯(lián)接入電路，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，通過兩電熱絲的電流分別為：
I₁=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{220V}{22Ω}$=10A，I₂=$\frac{U}{{R}_{2}}$=$\frac{220V}{88Ω}$=2.5A，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，干路電流：
I=I₁+I₂=10A+2.5A=12.5A，
工作1min產(chǎn)生的熱量：
Q=UIt=220V×12.5A×60s=1.65×10⁵J．
答：（1）S旋到2位置時(shí)，水龍頭流出的是溫水；
（2）電熱絲R₁的阻值是22Ω；
（3）S旋到熱水檔時(shí)，電路中的總電流是12.5A；工作1min產(chǎn)生的熱量是1.65×10⁵J．

點(diǎn)評(píng) （1）本題考查電路分析、歐姆定律和電功率公式的應(yīng)用．
（2）大部分家用電熱器都是用改變電路電阻的阻值來實(shí)現(xiàn)功率的改變，電阻阻值的改變由三種方法：①用開關(guān)使幾個(gè)電阻串聯(lián)，達(dá)到增大電阻，減小功率的目的；②用開關(guān)使幾個(gè)電阻并聯(lián)，達(dá)到減小電阻，增大功率的目的；③用一個(gè)開關(guān)和電阻并聯(lián)，開關(guān)的閉合可用短路電阻，達(dá)到減小電阻，增大功率的目的．