Question

如圖甲是某同學設計的多檔位電熱水器工作電路圖，電源電壓恒為220V， LED是額定電流為10mA的發光二極管,用于指示電路的通斷，當R₀的阻值為21900Ω時,LED燈正常發光；R₁和R₂是兩根阻值均為110Ω的電熱絲，溫控開關是內有絕緣圓盤的旋轉開關，外形如圖乙所示，在圓盤的邊緣依次有6個金屬觸點（在圖乙中用“○”表示，“○”中標有1、2、3、4編號，編號相同的觸點用導線連接）。可以繞中心軸轉動的開關旋鈕兩端各有一個金屬滑片，轉動開關旋鈕可以將相鄰的觸點接通。例如，圖乙中，旋鈕上的箭頭指向圖中位置A，此時，金屬滑片將1、2兩觸點接通，同時另一端也將3、4兩觸點接通。當旋鈕上的箭頭指向A、B、C不同位置時，可以實現高、中、低三檔加熱功率。

（1）試分析電路中R₀的作用。
（2）當旋轉開關轉到    （填“A”、“B”或“C”）位置時，為低溫檔；此時電熱水器加熱功率為多少?
（3）LED指示燈正常工作1小時消耗的電能是多少？

Answer 1

（1）R₀在電路中能起分壓限流作用，保護發光二極管；
（2）B；低溫檔的加熱功率為220W；
（3）LED指示燈正常工作1小時消耗的電能是36J．

試題分析：（1）由電路圖可知，R₀與二極管串聯，根據串聯分壓可知R₀在電路中能起分壓限流作用，保護發光二極管．
（2）由甲乙兩圖可知，當旋轉開關轉到B時，R₁與R₂串聯，此時電路中的電阻最大，電功率最小即為低溫檔；
電路中的總電阻：
R_總=R₁+R₂=110Ω+110Ω=220Ω，
由P=UI和歐姆定律可得：
（3）根據可得，在指示燈電路中R₀兩端的電壓：
U₀=IR₀=0.01A×21900Ω=219V，
由串聯電路特點可知：
U_LED=U_源-U₀=220V-219V=1V，
LED燈正常工作1小時消耗的電能：
W=UIt=1V×0.01A×3600S=36J．
答：（1）R₀在電路中能起分壓限流作用，保護發光二極管；
（2）B；低溫檔的加熱功率為220W；
（3）LED指示燈正常工作1小時消耗的電能是36J．
點評：本題考查了串聯電路和并聯電路的特點以及歐姆定律、電功率公式、電功公式的靈活運用，關鍵是公式及其變形式的靈活運用，難點是選擇檔位變化時電路的判斷和讀懂題意、聯系題目的信息進行相關計算．