解题思路:(1)为了用电安全,金属外壳的用电器应接地,应选能接地的插座;保险丝要接在火线上;(2)电烤箱处于高温档时,由P=U2R可知,电压一定时,电烤箱的总电阻最小,根据串联电路的电阻特点判断开关的状态;高温档正常工作时的功率和额定功率相等,根据W=Pt求出30min所消耗的电能;(3)根据1kW•h=3.6×106J进行电能单位的换算,根据效率公式求出消耗木炭完全燃烧释放的热量,根据Q放=mq求出需要木炭的质量;(4)高温档时,电路为R1的简单电路,根据P=U2R求出R1的电阻;低温档时,两电阻串联,根据P=U2R求出电路中的总电阻,利用电阻的串联求出R2阻值即为需要替换的电热丝.
(1)①电烤箱有金属外壳,三孔插座中多出的一个孔是用来接地线的,当电烤箱漏电时,可以使漏电通过地线,流入大地,防止触电事故的发生;
②为防止电流过大时烧坏电烤箱则应在火线上串联一段保险丝,若接到零线上,虽然会切断电路,但会使火线未被断开、故障线路仍旧带电,可能会造成触电事故;
(2)由电路图可知,开关S闭合时电路为R1的简单电路,开关S断开时R1与R2串联,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,开关S闭合时,电路中的电阻最小,
由P=
U2
R可知,电压一定时,电烤箱的电功率较大,处于高温状态;
电烤箱高温档正常工作30min所消耗的电能:
W=P高温t=1100×10-3kW×[30/60]h=0.55kW•h;
(3)消耗的电能:
W=0.55kW•h=0.55×3.6×106J=1.98×106J,
由η=[W
Q放×100%可得,木炭完全燃烧放出的热量:
Q放=
W/η]=
1.98×106J
30%=6.6×106J,
由Q放=mq可得,木炭的质量:
m=
Q放
q=
6.6×106J
3.3×107J/kg=0.2kg;
(4)高温档时,电路为R1的简单电路,由P=
U2
R可得,R1的电阻:
R1=
U2
P加热=
(220V)2
1100W=44Ω,
低温档时,两电阻串联,电路中的总电阻:
R=
U2
P保温=
(220V)2
440W=110Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,需要替换的电热丝:
R2=R-R1=110Ω-44Ω=66Ω.
答:(1)三孔;火;
(2)闭合;电烤箱高温档正常工作30min所消耗的电能为0.55千瓦时;
(3)需要燃烧0.2千克木炭;
(4)需要用阻值为66Ω的电热丝替换坏掉的R2.
点评:
本题考点: 电功与热量的综合计算.
考点点评: 本题考查了安全用电常识、电烤箱档位的判断、电功的计算、串联电路特点、电功率公式和放热公式的应用,综合性强;计算过程要注意单位的换算.