如图甲所示的是养鸡场的一种电热孵卵器,杨洁同学为该场设计安装了调节温度的旋钮式多档开关,其内部电路简图如图甲所示,两电阻丝阻值R1=R2=242Ω,旋转多档开关的旋钮可以改变a、b、c、d 四个接线之间的连接情况,从而使家用电器达到所需温度.图乙给出了其中的五种连接方式.
则:(1)图乙中电路连接不正确的是哪一个?(用英文字母表示)并请你说明原因.
(2)按图乙电路中那种连接连接方式电热孵卵器的功率最小?试计算该电器正常使用时的最小功率.
(3)由于实际情况,需要开启电热孵卵器的高温档,让其工作1min;若电热孵卵器孵化室内空气质量为1.3kg,空气的比热容为1.0×103J/(kg?℃),电热孵卵器的效率为65%,那么孵化室内空气的温度上升了多少?
网友回答
解:(1)分析电路可知,A图仅有R1接入电路,B图两电阻串联,C图两电阻并联,D图为电源短路,E图仅有R2接入电路,所以电路连接不正确的是D图;
(2)由乙图可知,B图中两电阻串联,电路中的总电阻最大,功率最小,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴Pmin===100W;
(3)由乙图可知,C图中两电阻并联,电路中的总电阻最小,功率最大,
∵并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
∴R并===121Ω,
工作1min消耗的电能产生的热量:
Q=W=t=×60s=24000J,
空气吸收的热量:
Q吸=Qη=24000J×65%=15600J,
∵Q吸=cm△t,
∴孵化室内空气的温度上升值:
△t==12℃.
答:(1)(1)不正确的是D;短路;
(2)按图乙电路中B图连接连接方式电热孵卵器的功率最小,该电器正常使用时的最小功率为100W;
(3)开启电热孵卵器的高温档,让其工作1min,孵化室内空气的温度上升了12℃.
解析分析:(1)结合选项的连接方式分析电路图,即可得出电路的连接方式,从而判断电路连接是否正确;
(2)根据P=可知,电压一定时,电路中的电阻最大时电热孵卵器的功率最小,根据电阻的串联和电功率公式求出其大小;
(3)当电路中总电阻最小时,电路的电功率最大,根据电阻的并联特点求出总电阻,根据Q=W=t求出消耗的电能产生的热量,利用效率公式求出空气吸收的热量,再根据Q吸=cm△t求出孵化室内空气的温度上升值.
点评:本题考查了电功与热量的综合计算以及电功率公式的应用,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是对电路的连接方式的分析,还考查串联电路、并联电路在实际生活中的应用.