Question

【題目】冬季，養(yǎng)雞場(chǎng)為了提高產(chǎn)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．小陽(yáng)根據(jù)上述要求設(shè)計(jì)了一種加熱照明裝置，這個(gè)裝置的電路圖如圖所示，電阻R1和R2是兩個(gè)用來(lái)加熱且阻值不變的電阻絲，燈L是標(biāo)有“220V 160W”的照明燈泡，開(kāi)關(guān)S1、S2的通斷只有兩種狀態(tài)，一種是同時(shí)斷開(kāi)，另一種是同時(shí)閉合．該裝置從早晨7：00至17：00處于白天工作狀態(tài)，連續(xù)正常工作10h，這段時(shí)間內(nèi)電流表的示數(shù)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(tài)，連續(xù)正常工作14h．已知：電源兩端的電壓U恒為220V，P1：P2=1：3．求：

（1）總電功率P；

（2）電阻R2的阻值；

（3）從早晨7：00到第二天早晨7：00的24h內(nèi)，該加熱照明裝置共消耗電能多少千瓦時(shí)．

Answer 1

【答案】（1）1210W；

（2）30Ω；

（3）82.1kWh

【解析】試題分析：（1）電路白天工作時(shí)不需要照明，由電路圖可知，開(kāi)關(guān)S1、S2同時(shí)斷開(kāi)，兩電熱絲串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)P=UI求出電路的總功率；

（2）電路白天工作時(shí)，利用串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和P=I2R結(jié)合P1：P2=1：3求出R1與R2的阻值之比，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出電阻R2的阻值；

（3）電路夜間工作時(shí)，由電路圖可知，開(kāi)關(guān)S1、S2同時(shí)閉合，燈泡L與R1并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和P=求出R1的電功率，然后加上燈泡的電功率即為電路的總功率，根據(jù)W=Pt求出該加熱照明裝置24h消耗的電能．

解：（1）電路白天工作時(shí)，開(kāi)關(guān)S1、S2同時(shí)斷開(kāi)，兩電熱絲串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，

則電路的總功率：

P=UI=220V×5.5A=1210W；

（2）電路白天工作時(shí)，兩電熱絲串聯(lián)，

因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且P1：P2=1：3，

所以，由P=I2R可得，R1與R2的阻值之比：

===，即R2=3R1，

由I=可得，電路中的總電阻：

R===40Ω，

因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，

所以，R=R1+R2=R1+3R1=4R1=40Ω，

解得：R1=10Ω，R2=30Ω；

（3）電路夜間工作時(shí)，開(kāi)關(guān)S1、S2同時(shí)閉合，燈泡L與R1并聯(lián)，

因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，

所以，R1的電功率：

P1′===4840W，

電路的總功率：

P′=P1′+PL=4840W+160W=5000W，

由P=可得，該加熱照明裝置24h消耗的電能：

W=P1t1+P2t2=1.21kW×10h+5kW×14h=82.1kWh．

答：（1）總電功率為1210W；

（2）電阻R2的阻值為30Ω；

（3）從早晨7：00到第二天早晨7：00的24h內(nèi)，該加熱照明裝置共消耗電能為82.1kWh．