Question

【题目】冬季，养鸡场为了提高产蛋量，夜间需要在鸡舍里用电热器加热并用灯泡照明，白天只需要在鸡舍里用电热器加热，不需要用灯泡照明．小亮根据上述要求设计了一种加热照明装置，这个装置的电路图如图所示，电阻R1和R2是两个用来加热且阻值不变的电阻丝，灯L是标有“220V 160W”的照明灯泡，开关S1、S2的通断只有两种状态，一种是同时断开，一种是同时闭合．该装置从早晨7：00至17：00处于白天工作状态，连续正常工作10h，这段时间内电流表的示数为5.5A，电阻R1的电功率为P1 ， 电阻R2的电功率为P2 ， = ， 电路的总电功率为P；该装置从17：00至第二天早晨7：00处于夜间工作状态，连续正常工作14h．已知：电源两端的电压U恒为 220V，求：

（1）该装置从早晨7：00至17：00处于白天工作状态时，开关S1、S2的通断处于哪种状态？此时段电路的总电功率 P是多大？
（2）电阻R1、电阻 R2的阻值分别是多大？
（3）从早晨 7：00 到第二天早晨 7：00的24h内，该加热照明装置共消耗电能多少kWh？

Answer 1

【答案】
（1）解：当开关S1、S2同时断开时，电路处于白天工作状态，等效电路如图甲所示；

当开关S1、S2同时闭合时，电路处于夜间工作状态，等效电路如图乙所示．

由图甲可知：P=I1U=5.5A×220V=1210W；

答：当开关S1、S2同时断开时，电路处于白天工作状态；总电功率P为1210W；

（2）解：由图甲可知：， = = ，

U=U1+U2

解得U1=55V，U2=165V，

则R1= = =10Ω，

R2= = =30Ω．

答：电阻R2的阻值为30Ω；

（3）解：W白=Pt白=1.21kW×10h=12.1kWh，

由图乙得：白天功率P1′= = =4840W，

晚上功率为：P夜=PL+P1′=160W+4840W=5000W=5 kW，

晚上消耗的电能为：W夜=P夜 t夜=5kW×14h=70kWh，

消耗的总电能为：W=W白+W夜=12.1kWh+70kWh=82.1kWh．

答：该加热照明装置共消耗电能82.1kWh．

【解析】（1）当开关S1、S2同时断开时，电路处于白天工作状态，画出其等效电路图，然后根据P=UI可求得总电功率；（2）根据其等效电路图，已知 = ．利用串联电路的电压规律可分别求得U1、U2 ， 然后利用欧姆定律即可求得电阻R2的阻值；（3）根据（1）求得的电功率P，已知时间，利用P= 可求得该加热照明装置共消耗电能多少千瓦时．
【考点精析】根据题目的已知条件，利用电功的计算的相关知识可以得到问题的答案，需要掌握电功计算公式：W=UIt（式中单位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）．