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冬天,王同学使用电热毯时发现电热毯有高温档和低温档,于是他设计了电热毯的模拟电路...

冬天,王同学使用电热毯时发现电热毯有高温档和低温档,于是他设计了电热毯的模拟电路图甲和乙(电热丝相当于电热毯内部发热电阻).
(1)图甲中有定值电阻R2(置于电热毯外部),电热丝R1:,请说明要使电热毯处于低温档时,开关S1、S2应处于什么状态?并写出低温档时电热毯发热电功率的表达式.
(2)图乙中有两根电热丝R2、R3,请说明要使电热毯处于高温档时,开关S1、S2应处于什么状态?并写出高温档时电热毯发热电功率的表达式.
(3)请指出你认为其中较好的电路,并说明理由.

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根据P=可知,电阻小时功率大,加热时功率大,所以此时的电阻小;电阻大时功率小,保温时功率小,所以此时的电阻大,据此分析甲乙两图电热毯的高温档位和低温档位. (1)根据串联电路电阻特点和欧姆定律判断甲图的低温档位;根据串联电路电阻特点求出电路中的总电阻,根据欧姆定律求出电路中的电流,再根据P=I2R求出电热毯发热电功率的表达式. (2)根据并联电路电阻特点和电功率公式判断乙图电热毯的高温档位;根据P=求出两电热丝的功率,再求出总电功率. (3)根据焦耳定律可知,电阻有电流通过时,要产生热量,结合电路图和节约电能上进行分析解答. 【解析】 (1)由图甲可知,当S1闭合,S2断开时电路中的总电阻最大,电路中的电流最小,根据P=I2R可知,电功率最小,所以此时电热毯处于低温档; 此时电路中的电流为I=, 低温档时电热毯发热电功率为P=I2R2=()2R2. (2)由乙图可知,当S1、S2闭合时,两电阻丝并联,电路中的电阻最小,根据P=可知,电源电压不变时,电热毯的总功率最大,即此时电热毯处于高温档位; 高温档时电热毯发热电功率P′=P2+P3=+. (3)由焦耳定律可知,在甲电路中,低温档时R1有电流通过要发热,浪费电能,所以较好的电路是乙. 答:(1)图甲中处于低温档时,S1闭合,S2断开;低温档时电热毯发热电功率的表达式为P=()2R2. (2)图乙中处于高温档时,S1、S2均闭合;高温档时电热毯发热电功率的表达式为P=+. (3)较好的电路是乙;因为在甲电路中,低温档时R1要发热,浪费电能.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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