Question

晓彤家的电饭锅内部电路可以简化为如图所示，通过查阅说明书，晓彤得知该电饭锅正常工作的最大功率为2000W，两根电热丝的电阻R₁=R₂．
（1）该电饭锅共有________个工作档，每根电热丝的电阻值是________Ω．若该电饭锅用最小功率处于保温状态，根据电路图，应该进行的操作是________．
（2）晓彤妈妈发现用该电饭锅做晚饭时，所用时间比白天长．晓彤为了探究原因是什么，在做晚饭时，利用家中标有“3000r/kWh”的电能表和秒表，测得该电饭锅的最大功率为1800W．请你写出晓彤的实验步骤．（不写数学表达式）
（3）通过上述实验，晓彤发现做晚饭时，电饭锅的实际功率小于额定功率，请你说明可能的原因．

Answer 1

解：（1）①分析电路图可知，
a、当S₁在a，S₂断开时，电阻R₁、R₂串联，是一个低温档位；
b、当S₁在b，S₂闭合时，电阻R₁、R₂并联，是一个高温档位；
c、当S₁在b，S₂断开时，电路中只有电阻R₂，是一个中温档位；
即该电饭锅共有三个工作档位；
②∵P=
∴电路中的总阻值
R_总===24.2Ω，
又根据P=可知，在电源的电压不变时，电路中电阻越小，电功率越大，即为高温档，
所以，电饭锅正常工作的最大功率为2000W时，电阻R₁、R₂应该是并联，
即=+
∴R₁=R₂=2R_总=48.4Ω；
③根据P=可知，在电源的电压不变时，电路中电阻越小，电功率越大，即为高温档，反之为低温挡位；
若该电饭锅用最小功率处于保温状态，需要电路中的电阻最大，即将电阻R₁、R₂串联，需要的操作是将S₁接a，S2断开；
（2）实验步骤为：
①断开家中其它用电器，只让电饭锅以最大功率工作；
②用秒表记下电能表转盘转过n转所用时间t；
（3）根据信息数据可知电饭锅的最大功率为2000W，而实际最大功率为1800W，
原因可能是做晚饭时，使用的用电器（较多）总功率较大，使干路电流很大，导线分担一部分电压，使电饭锅的实际电压低于额定电压所致．
故答案为：（1）三；48.4；将S₁接a，S₂断开；
（2）步骤：①断开家中其它用电器，只让电饭锅以最大功率工作；②用秒表记下电能表转盘转过n转所用时间t；
（3）做晚饭时，使用的用电器（较多）总功率较大，使干路电流很大，导线分担一部分电压，使电饭锅的实际电压低于额定电压所致．
分析：（1）①根据开关的闭合情况结合电阻的串并联判断有几个工作档；
②已知最大功率，根据R=计算总电阻值，再根据电阻的串并联求得R₁、R₂；
③根据P=可知，在电源的电压不变时，电路中电阻越小，电功率越大，即为高温档，反之为低温挡位；
（2）电能表是用来测量电路中用电器消耗电能的仪表；为了测量电饭锅的电功率，让其它用电器全部关闭，只让电饭锅单独工作，让其工作一段时间，用秒表记下时间，看铝盘转动n圈，求出消耗的电能；再根据P=即可得到电饭锅的功率；
（3）根据信息数据可知电水壶的最大功率为2000W，而实际功率为1800W，原因可能是实际电压过低．
点评：本题是一道电学综合应用题，综合性强，与生活相连（设计测电饭锅的电功率实验），使学生觉得学了物理有用，是一道好题．