Question

【题目】如图是一条电热毯电路的示意图，R0是发热电阻丝，R是串联在电路中的电阻，S是控温开关．电热毯标牌上标有“220V 40W”字样．问（不考虑温度对电阻值的影响）：
（1）要使电热毯处于高温挡时，开关S应处于什么状态？为什么？
（2）发热电阻丝R0的阻值是多大？
（3）当电热毯处于低温挡时，电路中的电流为0.1A，则在2h内电热毯消耗的电功率和电阻丝R0产生的热量是多少？
（4）需要完全燃烧多少克的煤气才能与2h内R0产生的热量相同？（q煤气取4.0×107J/kg）

Answer 1

【答案】
（1）解：由图可知，开关S闭合时，电路中只有R0工作，电路中的总电阻最小，由P= 可知，电热毯的功率最大，处于高温档；

同理可知，S断开时，R与R0串联在电路中，电热毯处于保温档；

（2）解：由P=UI= 可得，R0的阻值：

R0= = =1210Ω；

（3）解：当S断开时，R与R0串联在电路中，电热毯处于保温档，

电热毯消耗的电功率：

P保温=UI=220V×0.1A=22W，

在2h内电阻丝R0产生的热量：

Q0=I2R0t=（0.1A）2×1210Ω×2×3600s=87120J；

（4）解：由题意可知，煤气完全燃烧释放的热量：

Q放=Q0=87120J，

由Q放=mq可得，需要煤气的质量：

m= = =2.178×10﹣3kg=2.178g．

【解析】（1）由图可知，开关S闭合时，电路中只有R0工作，S断开时，R与R0串联在电路中，根据P= 比较两种情况下电热毯的功率，然后判断其状态；（2）由铭牌可知额定电压和额定功率，根据R= 求出R0的阻值；（3）当电热毯处于低温挡时，根据P=UI求出消耗的电功率，根据Q=I2Rt求出电阻丝R0产生的热量；（4）由题意可知煤气完全燃烧释放的热量，根据Q放=mq求出需要煤气的质量．
【考点精析】根据题目的已知条件，利用燃料的热值和电功的计算的相关知识可以得到问题的答案，需要掌握热值（q ）：1千克某种燃料完全燃烧放出的热量，单位是：焦耳/千克．燃料燃烧放出热量计算：Q放 =qm；（Q放 是热量，单位是：焦耳；q是燃烧值，单位是：焦/千克；m 是质量，单位是：千克；电功计算公式：W=UIt（式中单位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）．