Question

【題目】中國人富了，游客去日本旅游，瘋狂搶購如圖甲所示的新型智能電熱馬桶蓋其內部電路結構如圖乙所示，電熱絲R的電阻為1100Ω，單刀雙擲開關S2可接a或b，通過開關S1和S2不同的連接方式，可以實現“高、中、低”三擋加熱功率的轉換，電源電壓恒為220V，求:

（1）當加熱電路分別處于高溫擋功率和低溫擋功率時，開關S1和S2應如何連接?

（2）高溫擋及低溫擋的功率分別是多大?

（3）將智能電熱馬桶蓋調至高溫擋正常加熱，25s內可將質量為600g的馬桶圈升高5℃，則馬桶圈吸收的熱量及電熱效率分別是多少? (馬桶圈材料的比熱容c=0.44×103J/(kg℃))

Answer 1

【答案】(1)詳見解析；(2) 88W，22W；(3)1320J，60%。

【解析】

(1)當開關S1閉合、S2接a時，R1與R2并聯，電路中的總電阻最小，由P=可知，電路的功率最大，處于高溫檔；

當開關S1斷開、S2接b時，R1與R2串聯，電路中的總電阻最大，由P=可知，電路的功率最小，處于低溫檔；

當開關S1閉合、S2接b時，電路為R1的簡單電路，電路處于中溫檔；

(2)高溫擋時，R1與R2并聯，總功率

P高==88W；

低溫檔時，R1與R2串聯，總功率

P低==22W；

(3)馬桶圈吸收的熱量：

Q=cmΔt=0.44×103J/（kg℃）×0.6kg×5℃=1320J，

電熱絲消耗的電能：

W=P高溫t=88W×25s=2200J，

電熱效率：

η==60%。

答：(1)當開關S1閉合、S2接a時，處于高溫檔；當開關S1斷開、S2接b時，處于低溫檔；

(2)高溫擋及低溫擋的功率分別是88W和22W；

(3)馬桶圈吸收的熱量及電熱效率分別是1320J和60%。