Question

取暖器是常見的家用電器之一．某取暖器的面板上有兩個旋轉開關S₁和S₂，如圖甲所示．其工作狀態有兩種--弱檔和強檔，分別如圖乙和圖丙所示．

若要使取暖器工作時處于“弱檔”狀態，需要將開關S₁和S₂分別旋至“弱”和“開”．開關S₁有兩個觸點，通過開關的旋轉可以分別實現不連通、連通電熱絲R₁和同時連通電熱絲R₁、R₂來實現不同的工作狀態，S₁的結構及旋轉時連接方式的簡圖如下：
 
（1）根據開關S₁和S₂對電路的控制，在方框內畫出該取暖器的電路圖（各元件符號如下）．

（2）該取暖器傾倒時不能工作，重新豎立于地板上時又能工作．其奧秘在取暖器的底部，如右圖：取暖器的底部有一個伸出塑料外殼的塑料桿，當取暖器放置在水平地面時，塑料桿會被頂起，接通頂部的開關；而當取暖器傾倒時，塑料桿底部不受力，在彈簧的作用下使頂部的開關斷開，此時取暖器便不再工作．該裝置起到了“自動開關”的作用．若該開關記作S₃，則S₃應該如何接入你所畫的電路中？______．
A．串聯在干路中    B．和R₁串聯
C．和R₂串聯        D．并聯在電源兩端
（3）“自動開關”S₃接入的目的是______．
（4）已知電熱絲R₁和R₂的阻值均為110歐，計算該取暖器接入220伏的照明電路正常工作并處于強檔時的電功率．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據題干中“開關S₁有兩個觸點，通過開關的旋轉可以分別實現不連通、連通電熱絲R₁和同時連通電熱絲R₁、R₂來實現不同的工作狀態”，確定兩個電阻為并聯，按畫電路圖要求用元件符號表示電路連接方式．
（2）取暖器有兩個發熱電阻，當底部開關S₃斷開時，取暖器不能工作，因此S₃只能是串聯在干路上才能起到作用．
（3）當取暖器傾斜時，電路仍然工作，很容易點燃易燃物，引起火災；有了自動開關S₃之后，就可以不必擔心了．
（4）根據電功率的知識，兩個電阻并聯接入時發熱功率最大，根據并聯電阻的特點，用公式P=分別計算出每個電阻的功率，再用P_總=P₁+P₂計算出電路的總功率．
解答：解：（1）由題意，兩電阻并聯，開關S₂做總開關，檔位開關S₁控制檔位切換，電路如下圖所示：

（2）根據題意“該取暖器傾倒時不能工作，重新豎立于地板上時又能工作”，可知自動開關S₃可以控制取暖器是否工作；
A、S₃串聯在干路中，可以控制整個電路，符合題意；
B、S₃和R₁串聯，只能控制電阻R₁，不能控制電阻R₂，當檔位開關S₁置于強檔時，電阻絲R₂仍能工作，不符合題意；
C、S₃和R₂串聯，只能控制電阻R₂，不能控制電阻R₁，當檔位開關S₁置于低檔或強檔時，電阻絲R₁仍能工作，不符合題意；
D、S₃并聯在電源兩端，當它閉合時，會造成電源短路，這是錯誤的，不符合題意．
答：選A．
（3）自動開關接入后，在取暖器傾倒時自動切斷電路，取暖器的電熱絲不工作，有效防止了取暖器接觸可燃物而引起火災，起到了安全作用．
答：“自動開關”S₃接入的目的是在取暖器傾倒時自動切斷電路，防止引起火災．
（4）處于強檔時，電熱絲R₁和R₂并聯，R₁和R₂的阻值均為110歐，
∴它們消耗的功率P₁=P₂===440W
取暖器強檔時的功率等于兩電阻功率之和：P_總=P₁+P₂=440W+440W=880W
答：該取暖器接入220伏的照明電路正常工作并處于強檔時的電功率為880W．
點評：（1）電熱器類題目，無論電熱絲串聯，還是并聯，電路消耗的總功率都等于每個電熱絲消耗的功率的和；
（2）本題也體現了“安全用電、用電安全”的原則，使用電熱器時，一般不能傾斜，不能覆蓋易燃物品，很容易引發火災．