Question

小明家買了一臺電烤箱，有低、中、高三個檔位的發熱功率．
如圖是其內部簡化電路圖，開關S₁可分別與觸點a、b接觸． 已知：R₁=48.4Ω，R₂=96.8Ω，電源電壓保持不變．請分析和解答以下問題：
（1）當開關S₁，置于b端、S₂斷開時，電烤箱處于什么檔位？簡述理由
（2）電烤箱在中檔位工作時，消耗的電功率是多少？
（3）電烤箱在高檔位工作時，對食物加熱6min，消耗的電能為多少？

Answer 1

解：（1）當開關S₁置于b端、S₂斷開時，由圖可知兩電阻串聯，此時總電阻最大為R₁與R₂的和，由發熱功率公式P=可知電阻越大，功率越小，因此電烤箱處于低檔位；
（2）如果電烤箱在中檔位工作，必須開關S₁置于b端、S₂閉合，此時電路中只接入R₁；
此時的發熱功率為：P===1000W；
（3）如果電烤箱在高檔位工作，必須開關S₁置于a端、S₂閉合，此時R₁與R₂并聯；
電路總電阻：R_總=；
加熱6min，消耗的電能為：W===5.4×10⁵J；
答：（1）當開關S₁置于b端、S₂斷開時，是低檔位；（2）中檔位工作時發熱功率為1000W；
（3）高檔位工作時，對食物加熱6min，消耗的電能為5.4×10⁵J．
分析：（1）電烤箱的電壓一定，由P=可知電阻越大，功率越小；
（2）利用開關的閉合情況判斷出此時電路的連接方式，分析出電烤箱處于什么檔位；
（3）由電烤箱在中檔位工作時的要求判斷出此時開關的通斷狀態；
由P=UI和I=可得到P=，由此計算出電烤箱在中檔位工作時的發熱功率；
（3）電烤箱在高檔位工作時的電阻最小，即兩電阻并聯時正好在高檔位工作，利用W=計算此時消耗的電能．
點評：此題的關鍵是會分析電路的連接方式，再根據電功和功率公式進行計算，屬于難題．