Question

【題目】吳麗設(shè)計了一個內(nèi)有水箱的孵化箱。利用圖甲所示電路，對水箱內(nèi)的水加熱。電路中R是阻值恒為40Ω的發(fā)熱電阻，R0是阻值恒為160Ω的調(diào)控電阻；S為溫控開關(guān)，當溫度等于或低于37℃時閉合，溫度等于或高于42℃時斷開，使箱內(nèi)溫度維持在37℃到42℃之間；額定電壓為220V。請完成下列問題：

(1)在額定電壓下，發(fā)熱電阻R工作的最大發(fā)熱功率和最小發(fā)熱功率各為多少瓦特？

(2)設(shè)計完成后，吳麗對孵化箱進行了工作測試。從孵化箱溫度剛剛變?yōu)?/span>42℃開始計時，電路中的電流隨時間變化的圖象如圖乙。

i．測試時的實際電壓為多少伏特？

ii．工作測試一個小時，電路消耗的電能為多少度？

Answer 1

【答案】(1)1210；48.4；(2)200；0.36

【解析】

(1)根據(jù)電路圖可知，兩個電阻串聯(lián)；根據(jù)功率計算公式

可知在額定電壓下，發(fā)熱電阻R工作功率隨電路電流的增大而變大，當S溫控開關(guān)閉合時為最大發(fā)熱功率，此時

當S溫控開關(guān)斷開時為最小發(fā)熱功率，此時

(2)由題意，S為溫控開關(guān)，當溫度等于或高于42℃時斷開，開關(guān)斷開時電路電流小，開關(guān)閉合后電路電流大；由圖乙可知在前40s開關(guān)斷開，電流為1A，此時實際電壓為

則電路的實際最大發(fā)熱功率為

實際最小發(fā)熱功率為

由圖乙可知，開關(guān)閉合與斷開的一個周期為50s，其中40s為最小發(fā)熱功率，10s為最大發(fā)熱功率；工作測試1個小時即3600s，需經(jīng)歷72個周期，每個周期電路消耗的電能為

則工作測試一個小時，電路消耗的電能為

而1度電等于1kWh，則電路消耗的電能為0.36度。

答：(1)在額定電壓下，發(fā)熱電阻R工作的最大發(fā)熱功率為1210瓦特，最小發(fā)熱功率為48.4瓦特；

(2)測試時的實際電壓為200伏特；工作測試一個小時，電路消耗的電能為0.36度。