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​$ (1) $​解:由​$P=UI $​得,加热状态下的总电流:
​$ I=\frac {P}{U}=\frac {920\ \mathrm {W}}{220\ \mathrm {V}}≈4.2\ \mathrm {A}$​
​$ (2) $​当​$S_0$​断开时,只有​$R_2$​工作,为保温挡;​$S_0$​闭合时,​$R_1$​与​$R_2$​并联,为加热挡。
​$ R_2$​的功率:​$P_2=\frac {U^2}{R_2}=\frac {(220\ \mathrm {V})^2}{1210 \ \mathrm {Ω}}=40\ \mathrm {W}$​
​$ R_1$​的功率:​$P_1=P-P_2=920\ \mathrm {W}-40\ \mathrm {W}=880\ \mathrm {W}$​
​$ R_1$​的阻值:​$R_1=\frac {U^2}{P_1}=\frac {(220\ \mathrm {V})^2}{880 \ \mathrm {Ω}}=55 \ \mathrm {Ω}$​
​$ (3) $​加热状态下总电阻:​$R_{总}=\frac {U^2}{P}=\frac {(220\ \mathrm {V})^2}{920\ \mathrm {W}}$​
​$ $​实际电压为​$198\ \mathrm {V} $​时,实际功率:
​$ P_{实}=\frac {U_{实}^2}{R_{总}}=\frac {U_{实}^2P}{U^2}=\frac {(198\ \mathrm {V})^2×920\ \mathrm {W}}{(220\ \mathrm {V})^2}=745.2\ \mathrm {W}$​

(2) ① 解:由$P=UI$得,通过电暖器的电流:
$I=\frac{P}{U}=\frac{1100\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=5\ \mathrm{A}$
② 电暖器的电阻:$R=\frac{U}{I}=\frac{220\ \mathrm{V}}{5\ \mathrm{A}}=44\ \Omega$
③ 由$W=Pt$得,工作时间:$t=\frac{W}{P}=\frac{2.2\ \mathrm{kW·h}}{1.1\ \mathrm{kW}}=2\ \mathrm{h}$
④ 导线与电暖器串联,电流相等,且电暖器电阻远大于导线电阻,相同时间内,由焦耳定律$Q=I^2Rt$可知,电暖器工作时放出大量热,而与其相连的导线却几乎不发热。
(3) 解:电吹风正常工作时的电流:$I_{\mathrm{吹}}=\frac{P_{\mathrm{吹}}}{U}=\frac{750\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}\approx3.4\ \mathrm{A}$
总电流:$I_{\mathrm{总}}=I+I_{\mathrm{吹}}=5\ \mathrm{A}+3.4\ \mathrm{A}=8.4\ \mathrm{A}<10\ \mathrm{A},$故能同时工作。
【分析】
1. 家庭电路连线:首先回忆家庭电路安全连接规则,开关需接在火线上,这样断开开关时插座不带电;插座遵循“左零右火”(两孔)、“左零右火上接地”(三孔)的接法,开关要同时控制两个插座,所以开关应串联在火线与插座的干路中,先将火线接入开关,再由开关分至两个插座的火线端,零线直接接两个插座的零线端,三孔插座额外接地线。
2. 电暖器电学计算:
① 已知额定电压和额定功率,根据电功率公式$P=UI$变形求电流,代入数值计算即可。
② 利用欧姆定律$R=\frac{U}{I}$,结合已求出的电流和已知电压计算电阻,也可使用推导公式$R=\frac{U^2}{P}$。
③ 已知消耗的电能和功率,根据$W=Pt$变形求时间,注意单位统一,将功率单位换为kW,与电能的kW·h匹配计算更简便。
④ 结合焦耳定律$Q=I^2Rt$分析:导线与电暖器串联,电流相等,电暖器电阻远大于导线电阻,相同时间内,电阻越大产生热量越多,因此电暖器发热多,导线几乎不发热。
3. 同时工作判断:先计算电吹风正常工作的电流,再与电暖器的电流求和得到总电流,将总电流与接线板允许的最大电流比较,若总电流更小则可同时工作。
【解析】
(1) 连线操作:
火线先接入开关的一端,开关另一端分别连接两孔插座的右孔、三孔插座的右孔(火线接线端);
零线直接连接两孔插座的左孔、三孔插座的左孔(零线接线端);
三孔插座的上孔连接地线。(连线图符合家庭电路安全连接规则即可)
(2) 电暖器相关计算:
① 已知电暖器额定电压$U=220\ \mathrm{V}$,额定功率$P=1100\ \mathrm{W}$,由$P=UI$变形得:
$I=\frac{P}{U}=\frac{1100\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}=5\ \mathrm{A}$
② 根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,变形得电暖器的电阻:
$R=\frac{U}{I}=\frac{220\ \mathrm{V}}{5\ \mathrm{A}}=44\ \Omega$
③ 已知消耗电能$W=2.2\ \mathrm{kW·h}$,电暖器功率$P=1100\ \mathrm{W}=1.1\ \mathrm{kW}$,由$W=Pt$变形得:
$t=\frac{W}{P}=\frac{2.2\ \mathrm{kW·h}}{1.1\ \mathrm{kW}}=2\ \mathrm{h}$
④ 导线与电暖器串联,通过的电流相等,且电暖器的电阻远大于导线的电阻,根据焦耳定律$Q=I^2Rt$,在相同时间内,电阻越大产生的热量越多,因此电暖器工作时放出大量热,而与其相连的导线几乎不发热。
(3) 同时工作判断:
计算电吹风正常工作的电流:$I_{\mathrm{吹}}=\frac{P_{\mathrm{吹}}}{U}=\frac{750\ \mathrm{W}}{220\ \mathrm{V}}\approx3.4\ \mathrm{A}$
总电流:$I_{\mathrm{总}}=I+I_{\mathrm{吹}}=5\ \mathrm{A}+3.4\ \mathrm{A}=8.4\ \mathrm{A}$
因为$8.4\ \mathrm{A}<10\ \mathrm{A}$,所以该接线板能让电吹风与电暖器同时工作。
【答案】
(1) 正确连线(火线接开关,开关接两孔、三孔插座的火线端;零线接两孔、三孔插座的零线端;三孔插座上孔接地线);
(2) ① $\boldsymbol{5\ \mathrm{A}}$;② $\boldsymbol{44\ \Omega}$;③ $\boldsymbol{2\ \mathrm{h}}$;④ 导线与电暖器串联,电流相等,电暖器电阻远大于导线电阻,由焦耳定律$Q=I^2Rt$可知,相同时间内电暖器产生的热量远多于导线,故电暖器发热多,导线几乎不发热;
(3) 能
【知识点】
1. 家庭电路连接
2. 电功率计算
3. 焦耳定律应用
【点评】
本题是电学综合题,结合家庭生活实际,既考查了家庭电路的安全连接规则,又需要灵活运用电功率、欧姆定律、焦耳定律的相关公式进行计算,注重知识的实际应用,能有效考查学生对电学基础知识点的掌握和综合应用能力。
【难度系数】
0.6