Question

【題目】冬季，養雞場為了提高產蛋量，夜間需要在雞舍里用電熱器加熱并用燈泡照明，白天只需要在雞舍里用電熱器加熱，不需要用燈泡照明．小亮根據上述要求設計了一種加熱照明裝置，這個裝置的電路圖如圖所示，電阻R1和R2是兩個用來加熱且阻值不變的電阻絲，燈L是標有“220V 160W”的照明燈泡，開關S1、S2的通斷只有兩種狀態，一種是同時斷開，一種是同時閉合．該裝置從早晨7：00至17：00處于白天工作狀態，連續正常工作10h，這段時間內電流表的示數為5.5A，電阻R1的電功率為P1 ， 電阻R2的電功率為P2 ， = ， 電路的總電功率為P；該裝置從17：00至第二天早晨7：00處于夜間工作狀態，連續正常工作14h．已知：電源兩端的電壓U恒為 220V，求：

（1）該裝置從早晨7：00至17：00處于白天工作狀態時，開關S1、S2的通斷處于哪種狀態？此時段電路的總電功率 P是多大？
（2）電阻R1、電阻 R2的阻值分別是多大？
（3）從早晨 7：00 到第二天早晨 7：00的24h內，該加熱照明裝置共消耗電能多少kWh？

Answer 1

【答案】
（1）解：當開關S1、S2同時斷開時，電路處于白天工作狀態，等效電路如圖甲所示；

當開關S1、S2同時閉合時，電路處于夜間工作狀態，等效電路如圖乙所示．

由圖甲可知：P=I1U=5.5A×220V=1210W；

答：當開關S1、S2同時斷開時，電路處于白天工作狀態；總電功率P為1210W；

（2）解：由圖甲可知：， = = ，

U=U1+U2

解得U1=55V，U2=165V，

則R1= = =10Ω，

R2= = =30Ω．

答：電阻R2的阻值為30Ω；

（3）解：W白=Pt白=1.21kW×10h=12.1kWh，

由圖乙得：白天功率P1′= = =4840W，

晚上功率為：P夜=PL+P1′=160W+4840W=5000W=5 kW，

晚上消耗的電能為：W夜=P夜 t夜=5kW×14h=70kWh，

消耗的總電能為：W=W白+W夜=12.1kWh+70kWh=82.1kWh．

答：該加熱照明裝置共消耗電能82.1kWh．

【解析】（1）當開關S1、S2同時斷開時，電路處于白天工作狀態，畫出其等效電路圖，然后根據P=UI可求得總電功率；（2）根據其等效電路圖，已知 = ．利用串聯電路的電壓規律可分別求得U1、U2 ， 然后利用歐姆定律即可求得電阻R2的阻值；（3）根據（1）求得的電功率P，已知時間，利用P= 可求得該加熱照明裝置共消耗電能多少千瓦時．
【考點精析】根據題目的已知條件，利用電功的計算的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握電功計算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）．