小强同学家里有一种老式电熨斗,没有调温功能,在熨烫化纤和丝绸衣物时经常将衣物烫坏,为此设计了调温电路如图所示,S是温控开关,R1为发热体.当开关S接到a时,电熨斗处于高温熨烫状态,此时发热体的电功率为440W;当开关S切换到b,电熨斗处于低温熨烫状态,此时发热体的电功率为110W.
(1)请你算出R1、R2的电阻值(不计温度对电阻值的影响)
(2)如果这只电熨斗的质量是1.5kg,在高温熨烫状态下通电多长时间,能将电熨斗从20℃加热到180℃的熨烫温度?已知电熨斗消耗的电能有80%被有效利用,电熨斗的比热容为0.44×103J/(kg?℃)
(3)为充分利用好电能,在不改变电路连接方法的前提下,请你对小强的设计提出合理的改进办法.
网友回答
解:(1)S接在a时,电路为R1的简单电路,
R1阻值为R1===110Ω;
当S接在b时,R1与R2串联,
此时R1两端的电压为U1===110V,
电阻R2两端的电压为U2=U-U1=110V,
电阻R2的阻值为R2=R1=11OΩ;
答:R1、R2的电阻值分别为11OΩ,11OΩ;
(2)由题意可得:P1tη=cm(t2-t1),
加热时间为t==300s;
答:加热时间为300s;
(3)由于低温熨烫时电阻R2也要消耗110W的电能,为了节能,可以将R2安装在电熨斗的内部,做好绝缘处理,使电能得到充分利用.解析分析:(1)S接在a时,电路中只有R1工作,根据题中条件利用电功率计算公式可求出R1阻值;当S接在b时,R1与R2串联,再利用电功率计算公式可求出R1两端的电压,根据串联电路电阻的分压特点求出电阻R2的阻值.(2)根据W=Pt求出电流产生的热量,根据Q=cm△t求出电熨斗吸收的热量,再利用效率公式得出等式,从而求出通电时间.(3)该设计的不足是当保温时,只有R1放出热量,而R2白白消耗了电能,所以如果把R2消耗的电能也转化成内能加以利用,就节约了电能.点评:本题考查了电阻、电功、吸热和效率的计算,以及对设计电路进行评估和改进,是一道不错的题目.