Question

【題目】如圖是一條電熱毯電路的示意圖，R0是發(fā)熱電阻絲，R是串聯(lián)在電路中的電阻，S是控溫開關(guān)．電熱毯標(biāo)牌上標(biāo)有“220V 40W”字樣．問（不考慮溫度對電阻值的影響）：
（1）要使電熱毯處于高溫?fù)鯐r(shí)，開關(guān)S應(yīng)處于什么狀態(tài)？為什么？
（2）發(fā)熱電阻絲R0的阻值是多大？
（3）當(dāng)電熱毯處于低溫?fù)鯐r(shí)，電路中的電流為0.1A，則在2h內(nèi)電熱毯消耗的電功率和電阻絲R0產(chǎn)生的熱量是多少？
（4）需要完全燃燒多少克的煤氣才能與2h內(nèi)R0產(chǎn)生的熱量相同？（q煤氣取4.0×107J/kg）

Answer 1

【答案】
（1）解：由圖可知，開關(guān)S閉合時(shí)，電路中只有R0工作，電路中的總電阻最小，由P= 可知，電熱毯的功率最大，處于高溫檔；

同理可知，S斷開時(shí)，R與R0串聯(lián)在電路中，電熱毯處于保溫檔；

（2）解：由P=UI= 可得，R0的阻值：

R0= = =1210Ω；

（3）解：當(dāng)S斷開時(shí)，R與R0串聯(lián)在電路中，電熱毯處于保溫檔，

電熱毯消耗的電功率：

P保溫=UI=220V×0.1A=22W，

在2h內(nèi)電阻絲R0產(chǎn)生的熱量：

Q0=I2R0t=（0.1A）2×1210Ω×2×3600s=87120J；

（4）解：由題意可知，煤氣完全燃燒釋放的熱量：

Q放=Q0=87120J，

由Q放=mq可得，需要煤氣的質(zhì)量：

m= = =2.178×10﹣3kg=2.178g．

【解析】（1）由圖可知，開關(guān)S閉合時(shí)，電路中只有R0工作，S斷開時(shí)，R與R0串聯(lián)在電路中，根據(jù)P= 比較兩種情況下電熱毯的功率，然后判斷其狀態(tài)；（2）由銘牌可知額定電壓和額定功率，根據(jù)R= 求出R0的阻值；（3）當(dāng)電熱毯處于低溫?fù)鯐r(shí)，根據(jù)P=UI求出消耗的電功率，根據(jù)Q=I2Rt求出電阻絲R0產(chǎn)生的熱量；（4）由題意可知煤氣完全燃燒釋放的熱量，根據(jù)Q放=mq求出需要煤氣的質(zhì)量．
【考點(diǎn)精析】根據(jù)題目的已知條件，利用燃料的熱值和電功的計(jì)算的相關(guān)知識(shí)可以得到問題的答案，需要掌握熱值（q ）：1千克某種燃料完全燃燒放出的熱量，單位是：焦耳/千克．燃料燃燒放出熱量計(jì)算：Q放 =qm；（Q放 是熱量，單位是：焦耳；q是燃燒值，單位是：焦/千克；m 是質(zhì)量，單位是：千克；電功計(jì)算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）．