(2)电吹风吹热风时,电热丝的最大发热功率为672.2W; (3)电动机线圈电阻为22Ω。
【解析】(1)由图乙可知,PTC电阻R0的阻值随温度的变化而变化,是由半导体材料制成的;
电动机的工作原理是:通电导体在磁场中受到力的作用;
(2)由图乙可知,R0的最小阻值为10Ω,此时电热丝支路的总电阻最小,该支路中的电流最大,电热丝的发热功率最大, 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和, 所以,电热丝支路中的电流: I大=
=
=
A,
则电热丝的最大发热功率: P热=I大R=(
2
A)×50Ω≈672.2W
2
(3)电吹风吹冷风时,通过电动机的电流为1A,工作20s,消耗的电能: W电=UIt=220V×1A×20s=4400J, 由η=
×100%可得,输出的机械能:
W机械=W电η=4400J×90%=3960J, 电动机线圈电阻产生的热量: Q=W电﹣W机械=4400J﹣3960J=440J, 由Q=IRt可得,电动机线圈的电阻: R线圈=
=
=22Ω。
2
19.如图所示电路,电源电压为5V不变,定值电阻R0阻值为5Ω,滑动变阻器R上标有“20Ω 1A”字样,灯L标有“3V 1.2W”,电压表量程为0~3V.(不考虑灯丝电阻的变化,且保证各元件均安全)求:
(1)当S1闭合、S2接b,灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值是多少? (2)保持滑动变阻器滑片位置不动,当S1闭合、S2接a时,R0的电功率是多少? (3)当S1闭合、S2接a时,R0的最小电功率是多少?
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【答案】(1)当S1闭合、S2接b,灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值是5Ω; (2)保持滑动变阻器滑片位置不动,当S1闭合、S2接a时,R0的电功率是1.25W; (3)当S1闭合、S2接a时,R0的最小电功率是0.8W。
【解析】(1)当S1闭合、S2接b时,灯泡L与变阻器R串联,电压表测R两端的电压, 因串联电路中各处的电流相等,且灯泡正常发光, 所以,由P=UI可得,电路中的电流: I=
=
=0.4A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和, 所以,滑动变阻器两端的电压: UR=U﹣UL=5V﹣3V=2V,
由I=可得,滑动变阻器接入电路的阻值:
R===5Ω;
(2)保持滑动变阻器滑片位置不动,当S1闭合、S2接a时,定值电阻R0与变阻器R串联, 因串联电路中总电阻等于各分电压之和, 所以,电路中的电流: I′=
=
=0.5A,
则R0的电功率:
P0=(I′)R0=(0.5A)×5Ω=1.25W;
(3)当S1闭合、S2接a时,定值电阻R0与变阻器R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流,
当电压表的示数UR′=3V时,R0两端的电压: U0=U﹣UR′=5V﹣3V=2V,
2
2
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此时电路中的电流: I″=
=
=0.4A,
此时变阻器接入电路中的电阻: R′=
=
=7.5Ω,
所以,电路中的最小电流为0.4A,此时R0的电功率最小,则 P0小=(I″)R0=(0.4A)×5Ω=0.8W。
20.如图所示,某品牌智能电火锅的铭牌,(不计温度对电阻的影响)。求: (1)该电火锅锅正常加热30分钟时所消耗的电能为多少kW?h?
(2)某天用电高峰期,只使用电火锅加热10min,家用电能表(1200r/kW.h)的转盘转了200转,此时电火锅的实际功率是多少?
(3)如图乙所示是电火锅的简化电路图,其中R1、R2均为发热电阻,S2为加热保温自动切换开关,求R2的电阻是多少?
XX牌智能电火锅 型号 额定电压 加热功率 保温功率 频率
ZDF﹣215 220V 1210W 484W 50Hz
2
2
【答案】(1)该电火锅锅正常加热30分钟时所消耗的电能为0.605kW?h;(2)此时电火锅的实际功率是1000W;(3)R2的电阻是60Ω。
【解析】(1)由P=可得,电火锅正常工作时间为30min消耗的电能: W总=Pt总=1.21kW×0.5h=0.605kW?h; (2)转200转消耗的电能:
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W=×200r=kW?h,
此时消耗的实际功率:
P实===1kW=1000W;
(3)由图知,当S1闭合、S2接a时,电路中只有R1,电路中电阻最小,由P=此时电功率最大,处于加热状态; 由P=
得电火锅正常加热时的电阻:
可知
R1===40Ω;
由图知,当S1闭合、S2接b时,电路中R1和R2串联,电路中电阻最大,由P=时电功率最小,处于保温状态; 由P=
得串联总电阻:
可知此
R串=R1+R2=R2的电阻:
==100Ω,
R2=R串﹣R1=100Ω﹣40Ω=60Ω;
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