Question

電烙鐵是修理電器時常用的一種工具，李師傅有一只標有“220V 100W”字樣的電烙鐵，他為了讓其正常使用時，烙鐵頭能正常消耗100W的電功率，而放下不使用時，烙鐵頭只消耗25W的電功率，使之不至于完全冷卻，又節約了電能．于是他設計了一個電路實現了以上目的，其共作電路可簡化為如圖所示，其中R為烙鐵頭內的發熱電阻，L是他外接的燈泡，S是單刀雙擲開關（即S可閉合到a、也可閉合到b）．
（1）用公式分析說明電烙鐵的加熱狀態和保溫狀態．
（2）在這個設計中，李師傅手頭只有額定電壓為220V的燈泡L，他接入電路的燈泡額定功率為多大？

Answer 1

解：（1）由電路圖可知，當S接a時電路為R的簡單電路，當S接b時R與L串聯，
根據串聯電路電阻的分壓特點可知：當S接b時，電烙鐵分得的電壓變小，
由P=可知，電烙鐵的電功率變小，故S接a時為加熱狀態，S接b時為保溫狀態；
（2）∵保溫時電烙鐵的功率25W是加熱時電烙鐵功率100W的，且電烙鐵的電阻不變，
∴根據P=可知電烙鐵兩端的電壓變為原來的，即此時燈泡和電烙鐵兩端的電壓相等，
∵串聯電路各處的電流相等，
∴燈泡的電阻與電烙鐵的電阻相等，
又∵燈泡與電烙鐵的額定電壓相等，
∴根據P=可得：燈泡的額定功率和電烙鐵的額定功率相等，即燈泡的額定功率為100W．
答：（1）S接a時為加熱狀態，S接b時為保溫狀態；
（2）燈泡額定功率為100W．
分析：（1）由電路圖可知，當S接a時，電路為R的簡單電路；當S接b時，R與L串聯；根據P=可知，電烙鐵的電阻不變，分得的電壓越小，電功率越小，據此判斷電烙鐵的狀態；
（2）保溫時電烙鐵的功率25W是加熱時電烙鐵功率100W的，電烙鐵的電阻不變，根據P=可知電烙鐵兩端的電壓變為原來的，即此時燈泡兩端的電壓和電烙鐵兩端的電壓相等，根據串聯電路的分壓特點可知燈泡的電阻與電烙鐵的電阻相等，根據P=可知燈泡的額定功率和電烙鐵的額定功率相等．
點評：本題考查了串聯電路的特點和電功率公式的靈活運用，利用好保溫時電烙鐵的功率和加熱時電烙鐵功率之間的關系是關鍵．