解题思路:(1)根据公式P=
U
2
R
可知,电阻越小,电功率越大;当开S1闭合、S2断开时,两电阻串联,当开关S2闭合时,只有R1工作.
(2)由铭牌可知保温功率和加热功率,分别根据R=
U
2
P
求出加热和保温时电路中的总电阻,再根据电阻的串联求出R2的电阻值.
(3)已知熔化1kgPVC塑料需要吸收的热量,据此求出熔化80gPVC需要的热量,再根据Q=W=Pt求出正常情况下的加热时间.
(4)灯泡正常发光时的电流和额定电流相等,根据P=UI求出两种指示灯所在支路消耗的电功率,即可从节约能源的角度选取哪一种比较合适.
(1)当开S1闭合、S2断开时,两电阻串联,电路中电阻最大;当开关S2闭合时,只有R1工作此时电路中电阻最小;
根据P=
U2
R可知,开S1闭合、S2断开时处于保温状态,开关S1、S2闭合时处于加热状态.
(2)加热时,电路为R1的简单电路,则
R1=
U2
P加热=
(220V)2
1000W=48.4Ω;
保温时,R1和R2串联,则
R总=
U2
P保温=
(220V)2
250W=193.6Ω,
R2=R总-R1=193.6Ω-48.4Ω=145.2Ω.
(3)熔化80gPVC需要的热量:
Q=
106J
1000g×80g=8×104J,
需要的加热时间:
t=[W
P加热=
Q
P加热=
8×104J/1000W]=80s.
(4)若指示灯为“3V 0.3A”普通灯泡时,
当其指示时,该支路消耗的电能P=UI=220V×0.3A=66W,
若指示灯为“3V 10mA”的发光二极管时,
当起指示时,该支路消耗的电能P′=UI′=220V×10×10-3A=2.2W,
从节约能源的角度可知应选“3V 10mA”的发光二极管.
答:(1)开S1闭合、S2断开时处于保温状态,开关S1、S2闭合时处于加热状态;
(2)R2的电阻值为145.2Ω;
(3)某次熔接时要需熔化80gPVC,则正常情况下至少要加热80s;
(4)指示灯ND应选“3V 10mA”的发光二极管,原因:指示灯正常工作时,消耗的电能少.
点评:
本题考点: 欧姆定律的应用;电功率的计算;电功与热量的综合计算.
考点点评: 本题考查了电阻的串联和电功率公式、电热公式的灵活运用,关键是分析电路图得出电路中电阻的变化和从节约能源的角度选取指示灯的规格.