Question

小明家買了一臺電烤箱，發熱功率有高、中、低三個檔位．小明根據電烤箱的工作情況，跟同學們在實驗室組成模擬電烤箱的實驗電路如圖所示．電源輸出電壓穩定為6V，兩個發熱電阻分別為R₁=10Ω，R₂=20Ω．單刀雙擲開關S₂可分別與觸點a、b接通．請你參與小明他們的研究，分析和解答以下問題：
（1）兩個開關分別處于什么狀態時，模擬電烤箱電路處于“低”檔位？為什么？
（2）模擬電烤箱電路處于“中”檔位工作時，消耗的電功率是多少？
（3）模擬電烤箱電路處于“高”檔位工作時，通電10min，電流產生多少熱量？

Answer 1

分析：（1）模擬電烤箱電路處于“低”檔位，說明電路消耗功率最小，根據公式P=

U2

R

可知，電路電阻最大時，功率最小．電阻最大就是兩電阻串聯．
（2）模擬電烤箱電路處于“中”檔位時，電路電阻適中，只有一個電阻接入電路，也就是說開關S₁閉合，S₂斷開，只有電阻R₂接入電路，消耗的電功率根據公式P=

U2

R

可以求出．
（3）模擬電烤箱電路處于“高”檔位工作時，電路消耗功率最大，電路電阻最小，電阻最小就是兩電阻并聯．根據公式P=

U2

R

先計算出電阻R₁消耗功率，兩電阻消耗功率之和乘以時間就等于產生的熱量．

解答：解：（1）當開關S₁斷開，S₂接a時，電路處于“低”檔位．
此時電阻R₁和R₂串聯，接入電路的電阻最大，當電壓不變時．根據P=

U2

R

可知，此時電功率最小．
答：當開關S₁斷開，S₂接a時，電路處于“低”檔位．
（2）當開關S₁閉合，S₂接a時，只有電阻R₂接入電路，電路處于“中”檔位．此時電功率P_中=P₂=

U2

R2

=

6V×6V

20Ω

=1.8W．
答：消耗的電功率是1.8W．
（3）當開關S₁閉合，S₂接b時，兩個電阻并聯接入電路，此時電路處于“高”檔位．
P_高=P₁+P₂=

U2

R1

+P₂=

6V×6V

10Ω

+1.8W=5.4W．
通電10分鐘產生熱量Q=W=P_高t=5.4W×600s=3240J．
答：電流產生3240J的熱量．

點評：本題考查電烤箱電路的連接，在開關斷開與閉合時電路處于不同狀態下電功率的計算和產生熱量的計算，關鍵是會判斷開關閉合與斷開時電路的連接情況．