Question

【題目】冬季，養(yǎng)雞場為了提高產(chǎn)蛋量，夜間需要在雞舍里用電熱器加熱并用燈泡照明，白天需要在雞舍里用電熱器加熱，不需要用燈泡照明．小陽根據(jù)上述要求設(shè)計了一種加熱照明裝置，這個裝置的電路圖如圖所示，電阻R1和R2是兩個用來加熱且阻值不變的電阻絲，燈L是標(biāo)有“220V　160W”的照明燈泡，開關(guān)S1、S2的通斷只有兩種狀態(tài)，一種是同時斷開，另一種是同時閉合．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，這段時間內(nèi)電流表的示數(shù)為4.4A，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， =
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？

Answer 1

【答案】解：①由題可知，白天工作狀態(tài)下不需要照明，開關(guān)同時斷開，由圖可知此時R1與R2串聯(lián)，電流表測電路中電流，
由P=UI可得此時電路的總功率：
P=UI=220V×4.4A=968W；
②由I= 可得兩電阻串聯(lián)的總電阻：
R=R1+R2= = =50Ω，
由P=I2R有：
= = = ，
聯(lián)立兩式解得：R1=10Ω，R2=40Ω；
③從早晨7：00到第二天早晨7：00的24h內(nèi)，照明燈只在17：00至第二天早晨7：00處于夜間工作狀態(tài)時發(fā)光，
由題知，此時兩開關(guān)同時閉合，由圖知此時L與R1并聯(lián)，所以照明燈工作時間t=14h，
U=U1=UL=220V，所以燈泡正常發(fā)光，
由W=Pt可得燈泡消耗電能：WL=P額t=0.16kW×14h=2.24kWh，
R1消耗功率：P1= = =4840W=4.84kW，
此段時間R1消耗電能：W1=P1t=4.84kW×14h=67.76kWh
該裝置白天工作狀態(tài)時間t′=10h，
消耗電能：W=Pt=0.968kW×10h=9.68kWh
所以從早晨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：
W總=WL+W1+W=2.24kWh+67.76kWh+9.68kWh=79.68kWh．
答：①總電功率P為968W；②電阻R2的阻值為40Ω；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79.68kWh．
【解析】①由題知，白天工作時兩開關(guān)應(yīng)同時斷開，則R1與R2串聯(lián)，電流表測電路中電流，由P=UI計算總功率；②先計算兩電阻串聯(lián)的總電阻，已知兩電阻的功率比，根據(jù)P=I2R列式計算R2的阻值；③從早晨7：00到第二天早晨7：00，照明燈只在17：00至第二天早晨7：00處于夜間工作狀態(tài)時發(fā)光，由題知此時兩開關(guān)同時閉合，由圖知此時L與R1并聯(lián)，由W=Pt計算燈泡消耗電能；由P= 計算R1消耗功率；由W=Pt計算R1消耗電能；
本題考查了串聯(lián)和并聯(lián)電路特點、歐姆定律、電功率計算公式的應(yīng)用，根據(jù)題意明確白天和夜間工作狀態(tài)時電路的結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵．
【考點精析】本題主要考查了歐姆定律及其應(yīng)用和電功率的計算公式的相關(guān)知識點，需要掌握歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；計算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R才能正確解答此題．