Question

在物理小组课外活动中，慧龙小组同学利用两段阻值不同的电热丝R₁和R₂，设计成高中低三档位的电热器，电路图如图所示，其中R₁=2R₂

在安全情况下，用三档分别给同一容器中质量相同的水加热（水均未沸腾）．

(1)求R₁的阻值是多少？

(2)电热器用中温档工作时，水温升高8℃消耗的电能是多少？

(3)结合表中信息，通过计算分析比较用高温档还是低温档更节能？

Answer 1

(1)S₁闭合，S₂断开，只有R₁工作，低温档

(2)S₂闭合，S₁断开，只有R₂工作，中温档

因为W_中＝P_中t_中＝200×8×60J＝9.6×10⁴J，所以中温档消耗电能为9.6×10⁴J.

(3)S₁S₂都闭合，R₁R₂并联，高温档

中温档消耗电能为W_高＝P_高t_高＝300×6×60J＝1.08×10⁵J

则水升高1℃消耗电能

低温档消耗电能为W_低＝P_低t_低＝100×9×60J＝5.4×10⁴J

则水升高1℃消耗电能

因为1.08×10⁴J＜1.35×10⁴J，且两档加热水的质量相同，所以加热等质量的水升高1℃，高温档比低温档消耗电能少，用高温档节能.