试题

图是一个电热器的工作原理图，电热器 内有两个阻值分别为R₁=60Ω和R₂=120Ω的电热丝；旋转开关内有一块绝缘圆盘，在圆盘的边缘依次有0，1，2，--9共10个金属触点；可以绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片，转动开关旋钮可以将相邻的触点连接．如旋钮上的箭头指向图中位置D时，金属滑片将2、3触点接通，同时另一端将7、8触点接通．用这个旋转开关可以实现电热器有多挡位工作的要求．若将此电热器接入家庭电路中，求：
（1）当旋转开关的箭头指向图示位置时，通过电热器的电流多大．
（2）当旋转开关的箭头指向图中位置C或H时，电热器消耗的电功率多大？
（3）当旋转开关的箭头指向图中位置A 或F时，电热器在5min内产生的热量可以把多少水从20℃加热到100℃．[不考虑热量损失，C_水=4.2×10³J/（kg．℃）]（计算结果保留到小数点后一位）

（1）当旋转开关的箭头指向图示位置时，只有R₂接入电路，
此时电路中的电流为I=

U

R2

=

220V

120Ω

≈1.8A；
（2）当旋转开关的箭头指向图中位置C或H时，两电热丝串联接入电路，
电热器消耗的电功率为P=

U2

R1+R2

=

(220V)2

60Ω+120Ω

≈268.9W；
（3）当旋转开关的箭头指向图中位置A或F时，两电热丝并联接入电路，
电路中的总电阻R_并=

R1R2

R1+R2

=

60Ω×120Ω

60Ω+120Ω

=40Ω，
电热器在5nin内产生的热量为Q=

U2

R并

t=

(220V)2

40Ω

×300s=3.63×10⁵J，
水的质量为m=

Q

c△t

=

3.63×105J

4.2×103J/(kg·℃)×(100℃-20℃)

≈1.08kg．
答：（1）当旋转开关的箭头指向图示位置时，通过电热器的电流约为1.8A；
（2）当旋转开关的箭头指向图中位置C或H时，电热器消耗的电功率约为268.9W；
（3）当旋转开关的箭头指向图中位置A或F时，电热器在5min内产生的热量约可以把10.8kg的水从20℃加热到100℃．
（1）当旋转开关的箭头指向图示位置时，只有R₂接入电路，
此时电路中的电流为I=

U

R2

=

220V

120Ω

≈1.8A；
（2）当旋转开关的箭头指向图中位置C或H时，两电热丝串联接入电路，
电热器消耗的电功率为P=

U2

R1+R2

=

(220V)2

60Ω+120Ω

≈268.9W；
（3）当旋转开关的箭头指向图中位置A或F时，两电热丝并联接入电路，
电路中的总电阻R_并=

R1R2

R1+R2

=

60Ω×120Ω

60Ω+120Ω

=40Ω，
电热器在5nin内产生的热量为Q=

U2

R并

t=

(220V)2

40Ω

×300s=3.63×10⁵J，
水的质量为m=

Q

c△t

=

3.63×105J

4.2×103J/(kg·℃)×(100℃-20℃)

≈1.08kg．
答：（1）当旋转开关的箭头指向图示位置时，通过电热器的电流约为1.8A；
（2）当旋转开关的箭头指向图中位置C或H时，电热器消耗的电功率约为268.9W；
（3）当旋转开关的箭头指向图中位置A或F时，电热器在5min内产生的热量约可以把10.8kg的水从20℃加热到100℃．