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B
A
解:​$(2)W=Pt=120\ \mathrm {W}×8×60\ \mathrm {s}=5.76×10^4\ \mathrm {J}$​
​$(3)P_{热}=P_{总}-P $​电动机​$=560\ \mathrm {W}-120\ \mathrm {W}=440\ \mathrm {W}$​
​$R=\frac {U^2}{P_{热}}=\frac {(220\ \mathrm {V})^2}{440\ \mathrm {W}}=110 \ \mathrm {Ω}$​
解:
(1) 当开关$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$闭合时,$R_2$被短路,$R_1$与$\mathrm{L}$并联,电流表$\mathrm{A}_2$测$R_2$的电流,故示数为$0\ \mathrm{A};$
电源电压$U=U_{\mathrm{额}}=6\ \mathrm{V},$通过$R_1$的电流$I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{6\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=0.6\ \mathrm{A},$即电流表$\mathrm{A}_1$示数为$0.6\ \mathrm{A}。$
(2) 当开关$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$都断开时,$R_1$与$R_2$串联,
电路总电阻$R_{\mathrm{总}}=R_1+R_2=10\ \Omega+20\ \Omega=30\ \Omega,$
电路电流$I=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{30\ \Omega}=0.2\ \mathrm{A},$
$R_1$两端的电压$U_1=IR_1=0.2\ \mathrm{A} × 10\ \Omega=2\ \mathrm{V},$
$R_2$的功率$P_2=I^2R_2=(0.2\ \mathrm{A})^2 × 20\ \Omega=0.8\ \mathrm{W}。$
(3) 当开关$\mathrm{S}_1$断开、$\mathrm{S}_2$闭合时,只有$R_1$接入电路,
电路每分钟消耗的电能$W=\frac{U^2}{R_1}t=\frac{(6\ \mathrm{V})^2}{10\ \Omega} × 60\ \mathrm{s}=216\ \mathrm{J}$
【分析】
1. 开关位置判断:送冷风时仅需电动机工作,观察电路可知开关置于B位置时只有电动机接入电路;送热风时电动机和电热丝需同时工作,开关置于A位置时,电动机与电热丝并联,两者均可通电工作。
2. 送冷风时电功计算:已知电动机额定功率和工作时间,利用电功公式$W = Pt$即可计算电流做功,注意将时间单位换算为秒。
3. 送热风时电热丝阻值计算:送热风时总功率为电动机功率与电热丝功率之和,先求出电热丝的功率,再根据公式$P=\frac{U^2}{R}$变形得到$R=\frac{U^2}{P}$,代入额定电压和电热丝功率计算阻值。
【解析】
(1) 送冷风时,仅电动机工作,开关应置于B位置;送热风时,电动机和电热丝同时工作,开关应置于A位置。
(2) 送冷风时,电动机额定功率$P_{机}=120\ \mathrm{W}$,工作时间$t=8\ \mathrm{min}=8×60\ \mathrm{s}=480\ \mathrm{s}$,根据电功公式:
$W = P_{机}t = 120\ \mathrm{W}×480\ \mathrm{s}=5.76×10^4\ \mathrm{J}$
(3) 送热风时,电路总功率$P_{总}=560\ \mathrm{W}$,则电热丝的功率:
$P_{热}=P_{总}-P_{机}=560\ \mathrm{W}-120\ \mathrm{W}=440\ \mathrm{W}$
电热丝在额定电压$U=220\ \mathrm{V}$下工作,由$P=\frac{U^2}{R}$可得电热丝的阻值:
$R=\frac{U^2}{P_{热}}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{440\ \mathrm{W}}=110\ \mathrm{Ω}$
【答案】
(1) B;A
(2) $5.76×10^4\ \mathrm{J}$
(3) $110\ \mathrm{Ω}$
【知识点】
电功的计算;电功率的计算;并联电路功率特点
【点评】
本题结合生活中的电吹风机考查电功与电功率的计算,解题关键是明确不同工作状态下的电路连接情况,熟练运用电功、电功率的相关公式进行计算,注重理论联系实际。
【难度系数】
0.6
【分析】
1. 第(1)问:先判断开关$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$都闭合时的电路结构,此时$R_2$被短路,$R_1$与灯泡$\mathrm{L}$并联,电流表$\textcircled{A}_2$测$R_2$的电流,因$R_2$短路,其示数为$0$;灯泡正常发光,说明电源电压等于灯泡额定电压,再利用欧姆定律计算通过$R_1$的电流,即电流表$\textcircled{A}_1$的示数。
2. 第(2)问:开关$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$都断开时,$R_1$与$R_2$串联,先计算串联总电阻,再用欧姆定律求出电路电流,接着利用$U=IR$计算$R_1$两端电压,用$P=I^2R$计算$R_2$的功率。
3. 第(3)问:开关$\mathrm{S}_1$断开、$\mathrm{S}_2$闭合时,只有$R_1$接入电路,利用电功公式$W=\frac{U^2}{R_1}t$计算电路每分钟消耗的电能。
【解析】
(1) 当开关$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$都闭合时,$R_2$被短路,$R_1$与$\mathrm{L}$并联,电流表$\textcircled{A}_2$测$R_2$的电流,因此$\textcircled{A}_2$的示数为$0\ \mathrm{A}$;
因为灯泡$\mathrm{L}$恰好正常发光,所以电源电压$U=U_{\mathrm{额}}=6\ \mathrm{V}$,
根据欧姆定律,通过$R_1$的电流即电流表$\textcircled{A}_1$的示数:
$I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{6\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=0.6\ \mathrm{A}$。
(2) 当开关$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$都断开时,$R_1$与$R_2$串联,
电路总电阻:$R_{\mathrm{总}}=R_1+R_2=10\ \Omega+20\ \Omega=30\ \Omega$,
电路中的电流:$I=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{30\ \Omega}=0.2\ \mathrm{A}$,
$R_1$两端的电压:$U_1=IR_1=0.2\ \mathrm{A} × 10\ \Omega=2\ \mathrm{V}$,
$R_2$的功率:$P_2=I^2R_2=(0.2\ \mathrm{A})^2 × 20\ \Omega=0.8\ \mathrm{W}$。
(3) 当开关$\mathrm{S}_1$断开、$\mathrm{S}_2$闭合时,只有$R_1$接入电路,
电路每分钟消耗的电能:
$W=\frac{U^2}{R_1}t=\frac{(6\ \mathrm{V})^2}{10\ \Omega} × 60\ \mathrm{s}=216\ \mathrm{J}$。
【答案】
(1) 电流表$\textcircled{A}_1$的示数为$0.6\ \mathrm{A}$,$\textcircled{A}_2$的示数为$0\ \mathrm{A}$;
(2) $R_1$两端的电压为$2\ \mathrm{V}$,$R_2$的功率为$0.8\ \mathrm{W}$;
(3) 电路中每分钟消耗的电能为$216\ \mathrm{J}$。
【知识点】
串并联电路特点、欧姆定律、电功电功率计算
【点评】
本题考查串并联电路的分析、欧姆定律及电功电功率的综合计算,关键在于准确判断不同开关状态下的电路连接方式,再结合相关公式进行求解。
【难度系数】
0.6