Question

6．為探究“部分卵生動(dòng)物的性別是否孵卵時(shí)的溫度有關(guān)”，郝夢(mèng)榛同學(xué)設(shè)計(jì)了一種恒溫孵化箱，由家庭電路（220V）供電，其內(nèi)部電路如圖所示．S_w為安裝在箱門上、受箱門控制的“雙刀聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)”（即兩個(gè)開(kāi)關(guān)只能同時(shí)閉合或同時(shí)斷開(kāi)），R₁，R₂為位于箱內(nèi)的兩根電加熱絲，阻值均為400Ω，當(dāng)箱門關(guān)閉時(shí)，箱外指示燈L正常發(fā)光，箱內(nèi)加熱功率為100W；當(dāng)箱門打開(kāi)時(shí)，指示燈熄滅，由于箱門口散熱增多，為保證箱內(nèi)恒溫，箱內(nèi)的加熱功率增大．
（1）箱門關(guān)閉時(shí)，開(kāi)關(guān)S_w處于同時(shí)斷開(kāi)（選填“斷開(kāi)”或“閉合”）狀態(tài)．
（2）求箱門打開(kāi)時(shí)箱內(nèi)加熱功率．
（3）求指示燈的額定功率．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)箱門打開(kāi)時(shí)，指示燈熄滅，據(jù)此判斷開(kāi)關(guān)S_w所處的狀態(tài)；
（2）箱門打開(kāi)時(shí)，R₁與R₂并聯(lián)，根據(jù)電阻的并聯(lián)求出電路中的總電阻，利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出箱內(nèi)加熱功率；
（3）當(dāng)箱門關(guān)閉時(shí)，開(kāi)關(guān)S_w處于同時(shí)斷開(kāi)狀態(tài)，R₁與L串聯(lián)，根據(jù)P=I²R和串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出L的電阻，利用P=I²R求出指示燈的額定功率．

解答 解：（1）由題干可知，當(dāng)箱門關(guān)閉時(shí)，箱外指示燈L正常發(fā)光，由電路圖知，S_W閉合，則燈泡短路，不能正常發(fā)光，因此S_W處斷開(kāi)；
（2）箱門打開(kāi)時(shí)，R₁與R₂并聯(lián)，
因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和，
所以，電路中的總電阻：
R=$\frac{{R}_{1}{R}_{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{400Ω×400Ω}{400Ω+400Ω}$=200Ω，
箱內(nèi)加熱功率：
P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（220V）^{2}}{200Ω}$=242W；
（3）當(dāng)箱門關(guān)閉時(shí)，開(kāi)關(guān)S_w處于同時(shí)斷開(kāi)狀態(tài)，R₁與L串聯(lián)，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由P=I²R可得，電路中的電流：
I=$\sqrt{\frac{{P}_{1}}{{R}_{1}}}$=$\sqrt{\frac{100W}{400Ω}}$=0.5A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{0.5A}$=440Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，L的電阻：
R_L=R-R₁=440Ω-400Ω=40Ω，
則指示燈的額定功率：
P_L=I²R_L=（0.5A）²×40Ω=10W．
答：（1）斷開(kāi)；
（2）箱門打開(kāi)時(shí)箱內(nèi)加熱功率為242W；
（3）指示燈的額定功率為10W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是箱門閉合、關(guān)閉時(shí)開(kāi)關(guān)S_w所處的狀態(tài)．