Question

（2013?浠水縣模擬）如圖甲是某同學設計的多檔位電熱水器工作電路圖，電源電壓為220V，LED是額定電流為10mA的發(fā)光二極管，用于指示電路的通斷，當R₀的阻值為21900Ω時，LED燈正常發(fā)光；R₁和R₂是兩根阻值均為110Ω的電阻絲，溫控開關是內(nèi)有絕緣圓盤的旋轉開關，外形如圖乙所示，在圓盤的邊緣依次有6個金屬觸點（在圖乙用“O”表示，“O”中標有1、2、3、4編號，編號相同的觸點用導線連接）．可以繞中心軸轉動的開關旋鈕兩端各有一個金屬滑片，轉動開關旋轉可以將相鄰的觸點接通，例如，圖乙中，旋轉上的箭頭指向圖中位置A，此時，金屬滑片將1、2兩觸點接通，同時另一端已將3、4兩觸點接通．當旋鈕上的箭頭指向A、B、C不同位置時，可以試驗高、中、低三檔加熱熱功率．

（1）試分析電路中R₀的作用．
（2）當旋轉開關轉到

B

（填“A”、“B”、“C”）位置時，為低溫檔；此時電熱水器加熱功率為多少？
（3）LED指示燈正常工作1小時消耗的電能是多少？

Answer 1

分析：（1）由電路圖可知，R₀與二極管串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)分壓可知R₀在電路中的作用；
（2）根據(jù)P=

U2

R

可知，電壓一定，當電路中的電阻最大時，電路中的總功率最小，根據(jù)電阻的串并聯(lián)可知當兩電阻串聯(lián)時電路中的電阻最大，根據(jù)電阻的串聯(lián)求出電路中的總電阻，再根據(jù)電功率公式求出此時電熱水器加熱功率；
（3）已知LED指示燈正常工作的電流，根據(jù)歐姆定律求出R₀兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出LED指示燈兩端的電壓，再根據(jù)W=UIt求出正常工作1小時消耗的電能．

解答：解：
（1）由電路圖可知，R₀與二極管串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)分壓可知R₀在電路中能起分壓限流作用，保護發(fā)光二極管．
（2）由甲乙兩圖可知，當旋轉開關轉到B時，R₁與R₂串聯(lián)，此時電路中的電阻最大，電功率最小即為低溫檔；
電路中的總電阻：
R_總=R₁+R₂=110Ω+110Ω=220Ω，
由P=UI和歐姆定律可得：
P_總=

U2

R總

=

(220V)2

220Ω

=220W． 
（3）根據(jù)I=

U

R

可得，在指示燈電路中R₀兩端的電壓：
U₀=IR₀=0.01A×21900Ω=219V，
由串聯(lián)電路特點可知：
U_LED=U_源-U₀=220V-219V=1V，
LED燈正常工作1小時消耗的電能：
W=UIt=1V×0.01A×3600S=36J．
答：（1）R₀在電路中能起分壓限流作用，保護發(fā)光二極管；
（2）B；低溫檔的加熱功率為220W；
（3）LED指示燈正常工作1小時消耗的電能是36J．

點評：本題考查了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點以及歐姆定律、電功率公式、電功公式的靈活運用，關鍵是公式及其變形式的靈活運用，難點是選擇檔位變化時電路的判斷和讀懂題意、聯(lián)系題目的信息進行相關計算．