题号:6390    题型:解答题    来源:2023年安徽省中考物理模拟卷
小明做饭时发现自家的智能电饭锅有“超快煮”“标准煮”和“保温”三种功率依次递减的工作挡位,如图为其简化电路,R1和R2是两个阻值不变的加热电阻,S1和S2是两个开关,其中S2可以分别连接触点a或b,电源电压保持不变

(1)请分析论证:当开关S闭合、S2接触点a时,电饭锅处于“超快煮”挡

(2)若电饭锅“标准煮”挡的功率是“保温”挡功率的n倍,求“超快煮”挡功率与“保温”挡功率的比值

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答案:
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(1) 当开关 $S_1$ 闭合、 $S_2$ 接触点 $a$ 时, $R_1$ 和 $R_2$ 并联, 总功率 $P_a=\frac{U^2}{R_2}+\frac{U^2}{R_2}$
当开关 $S_1$ 闭合、 $S_2$ 接触点 $b$ 时, 只有 $R_2$ 工作, 总功率 $P_b=\frac{U^2}{R_2}$
当开关 $S_1$ 断开、 $S_2$ 接触点 $b$ 时, $R_1$ 和 $R_2$ 串联, 总功率 $=\frac{U^2}{R_1+R_2}$
显然 $P_a>P_b>P_b^{\prime}$, 所以开关 $S_{\mathrm{i}}$ 闭合、 $S_2$ 接触点 $a$ 时, 电饭锅处于 “超快煮” 挡


(2) 根据题意有 $\mathrm{P}_{\mathrm{b}}=n \mathrm{nP}_{\mathrm{b}}{ }^{\prime}$, 即 $\frac{\mathrm{U}^2}{R_1}=n \times=\frac{\mathrm{U}^2}{\mathrm{R}_2+R_2}$, 解得 $R_2=(n-1) R_3$
则 “超快煮” 挡功率与 “保温” 挡功率的比值 $\frac{P_2}{P_{\mathrm{b}}{ }^{\prime}}=\frac{\frac{U^2}{R_1}+\frac{U^2}{R_2}}{\frac{U^2}{R_2+R_2}}=\frac{n^2}{n-1}$

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