小明家买了一台电烤箱,有低、中、高三个档位的发热功率.内部简化电路图如图所示,开关S1可分别与触点a、b接触.
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解题思路:(1)电烤箱的电压一定,由P=

U

2

R

可知电阻越大,功率越小;利用开关的闭合情况判断出此时电路的连接方式,分析出电烤箱处于什么档位;

(2)电烤箱在高档位工作时的电阻最小,即两电阻并联时正好在高档位工作,利用W=

U

2

R

t计算6min内消耗的电能.

(1)当开关S1置于b端、S2断开时,由图可知两电阻串联,此时总电阻最大为R1与R2的和,由发热功率公式P=

U2

R可知电阻越大,功率越小,因此电烤箱处于低档位;

(2)如果电烤箱在高档位工作,必须开关S1置于a端、S2闭合,此时R1与R2并联;

电路总电阻:R=

R1R2

R1+R2=[48.4Ω×96.8Ω/48.4Ω+96.8Ω]≈32.3Ω;

加热6min,消耗的电能为:W=

U2

R总t=

(220V)2

32.3Ω×6×60s≈5.4×105J.

答:(1)当开关S1,置于b端、S2断开时,电烤箱处于低档位;

(2)电烤箱在高档位工作时,对食物加热6min,消耗的电能为5.4×105J.

点评:

本题考点: 电功与热量的综合计算.

考点点评: 本题考查电功率、电阻、消耗的电能等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是分析开关断开与闭合时电路的连接情况,本题的重点是分析出电阻串联时电功率最小,电阻并联时电功率最大.