Question

7．小紅家買了一臺電烤箱，有高、中、低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=121Ω，電源電壓保持不變．
（1）當開關S₁置于b端，S₂閉合時，電烤箱處于高 檔位；
（2）電烤箱在低檔位工作時，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5min，消耗的電能是多少？

Answer 1

分析 （1）根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析；
（2）根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$及電阻串聯的規律分析電烤箱處于低溫檔的連接，再根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求電功率；
（3）由（1）求高溫檔的功率，根據W=Pt求消耗的電能是多少．

解答 解：（1）當開關S₁置于b端，S₂閉合時，R₂短路，電路中只有R₁，根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，在電壓不變時，電阻越小，電功率越大，所以電烤箱處于高溫檔；
（2）根據根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，當電阻最大時即為R=R₁+R₂=48.4Ω+121Ω，電功率最低，所以當S₁置于b端，S₂斷開時兩電阻串聯，電烤箱的功率P_低=$\frac{{U}^{2}}{R}=\frac{（220V）^{2}}{169.4Ω}$=285.7W；
（3）電烤箱在高檔位工作時，其功率為P_高=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}=\frac{{（220V）}^{2}}{48.4Ω}$=1000W，對食物加熱5min，消耗的電能是
W=Pt=1000W×5×60s=3×10⁵J．
答：（1）高；
（2）電烤箱在低檔位工作時，消耗的電功率是285.7W；
（3）電烤箱在高檔位工作時，對食物加熱5min，消耗的電能是3×10⁵J．

點評 本題聯系生活實際，考查P=$\frac{{U}^{2}}{R}$的應用及串聯電阻的規律和計算電功率的計算，難度中等．