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加试题:冬天,小明同学使用电热毯时,发现电热毯有高温和低温档,她决定探究电热毯内部电路.图甲、乙分别为她和小亮设计的电热毯的模拟电路图,电源电压均为6V(电炉丝相当于电
题目详情
加试题:冬天,小明同学使用电热毯时,发现电热毯有高温和低温档,她决定探究电热毯内部电路.图甲、乙分别为她和小亮设计的电热毯的模拟电路图,电源电压均为6V(电炉丝相当于电热毯内部发热电阻).
(1)图甲中定值电阻R1=10Ω(置于电热毯外部),电炉丝R2=20Ω,请计算低温档时发热电功率;
(2)图乙中两根电炉丝R2=20Ω,R3=10Ω,请计算高温档时的发热功率;
(3)请对两个同学设计的模拟电路进行评价(指出你认为好的设计电路,并说明优点和缺点).
(1)图甲中定值电阻R1=10Ω(置于电热毯外部),电炉丝R2=20Ω,请计算低温档时发热电功率;
(2)图乙中两根电炉丝R2=20Ω,R3=10Ω,请计算高温档时的发热功率;
(3)请对两个同学设计的模拟电路进行评价(指出你认为好的设计电路,并说明优点和缺点).
▼优质解答
答案和解析
(1)从甲图可知,开关S1闭合,S2断开,电阻R1和R2串联,
此时电路中的总电阻最大,电路中的发热电功率最小,为低温档,
∵R1=10Ω,R2=20Ω,∴此时电路中的总电阻为:R=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω,
而U=6V,则低温档时电路中的电流为I=
=
=0.2A,
此时的发热电功率,即电炉丝R2的功率为:P=I2R2=(0.2A)2×20Ω=0.8W.
(2)从乙图可知,开关S1、S2闭合,电阻R2和R3并联,
此时电路中的总电阻最小,电路中的发热电功率最大,为高温档,
∵R2=20Ω、R3=10Ω,
∴此时电路中的总电阻为:R′=
=
=
Ω,
而U=6V,则高温档时发热电功率为:P=
=
=5.4W.
(3)乙图设计的电路好,在乙图中只将开关S1闭合,则电阻R2连入电路,
只将开关S2闭合,则电阻R3连入电路,将开关S1、S2闭合,电阻R2和R3并联,则乙图可设置三个档.
答:(1)低温档时发热电功率为0.8W.
(2)高温档时发热电功率为5.4W.
(3)乙图设计的电路好,乙图可设置三个档.
此时电路中的总电阻最大,电路中的发热电功率最小,为低温档,
∵R1=10Ω,R2=20Ω,∴此时电路中的总电阻为:R=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω,
而U=6V,则低温档时电路中的电流为I=
U |
R |
6V |
30Ω |
此时的发热电功率,即电炉丝R2的功率为:P=I2R2=(0.2A)2×20Ω=0.8W.
(2)从乙图可知,开关S1、S2闭合,电阻R2和R3并联,
此时电路中的总电阻最小,电路中的发热电功率最大,为高温档,
∵R2=20Ω、R3=10Ω,
∴此时电路中的总电阻为:R′=
1 | ||||
|
1 | ||||
|
20 |
3 |
而U=6V,则高温档时发热电功率为:P=
U2 |
R′ |
(6V)2 | ||
|
(3)乙图设计的电路好,在乙图中只将开关S1闭合,则电阻R2连入电路,
只将开关S2闭合,则电阻R3连入电路,将开关S1、S2闭合,电阻R2和R3并联,则乙图可设置三个档.
答:(1)低温档时发热电功率为0.8W.
(2)高温档时发热电功率为5.4W.
(3)乙图设计的电路好,乙图可设置三个档.
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