（2012全國初中應用物理知識競賽）在學校創新比賽中，小亮同學設計了一個多檔位的電熱水器。圖10*所示是他設計...

問題詳情：

（2012全國初中應用物理知識競賽）在學校創新比賽中，小亮同學設計了一個多檔位的電熱水器。圖10*所示是他設計的電熱水器的工作電路圖，R1和R2是兩根電熱絲。他設計的旋轉開關如圖10乙所示，旋轉開關內有一塊絕緣圓盤，在圓盤的邊緣依次有共10個金屬觸點（在圖乙中用“○”表示，“○”中標有1、2、3、4編號，編號相同的觸點用導線連接）。可以繞中心軸轉動的開關旋鈕兩端各有一個金屬滑片，轉動開關旋鈕可以將相鄰的觸點連接。例如，圖10乙中，旋鈕上的箭頭指向圖中位置D，此時，金屬滑片將1、2兩觸點接通，同時另一端也將3、4兩觸點接通。當旋鈕上的箭頭指向A、B、C、D不同位置時，可以實現四檔加熱功率。他設計的四檔加熱功率如下表所示：

1．如果要實現旋轉開關沿某個方向轉動時，加熱功率依次遞減或遞增，通過計算，分析説明電熱絲R1和R2的阻值應該分別為多大?旋鈕上的箭頭指向A、B、C、D不同位置時，分別對應哪一檔加熱功率?

2．小亮根據計算結果，藉助電池組、電壓表和電流表分別截取了電阻大小符合要求的兩根電熱絲，並按電路圖連接好。經檢查無誤後，小亮將電熱器接入家庭電路，同時藉助電能表和手錶測量電熱器在不同檔位工作時實際消耗的電功率，結果發現每一檔的實際功率均小於按照電熱絲電阻值計算的結果，測量後發現電源電壓為220V。請簡單解釋產生這種偏差的原因。

3．使用中他發現水温開始升高較快，後來水温升高越來越慢，最後甚至會保持某個温度不再升高，此時水並沒有沸騰。並且選擇加熱檔位功率越小，水能夠達到的最高温度越低，這是為什麼?

【回答】

解析：1．由圖可知：旋鈕上的箭頭指向D位置時，電熱絲R1和R2並聯，此時電路消耗功率最大P1＝1100W（1分）

旋鈕上的箭頭指向C位置時，電熱絲R1單獨工作，此時電路消耗功率為：P2=660W（1分）

所以：R1＝＝＝73.3Ω………………………………………………（1分）

旋鈕上的箭頭指向B位置時，電熱絲R2單獨工作，此時電路消耗功率為：P1=440W（1分）

所以：R2＝＝＝110Ω………………………………………………（1分）

當旋鈕上的箭頭指向A位置時，電熱絲R1和R2串聯，此時電路消耗功率為：

P4＝＝＝264W………………………………（1分）

2．電熱絲的電阻會隨温度而變化。在藉助電池組、電壓表和電流表截取一定阻值的電熱絲時，電熱絲消耗的功率很小，一定時間內產生的熱量少，故温度低，此時電阻小；當電熱絲接入家庭電路工作時，消耗的電功率較大，一定時間內產生的熱量多，温度升高顯著，電阻變大明顯：由公式P＝可知，此時消耗的電功率比測得的電阻計算的電功率要小一些。…（3分）

3．電熱器在給水加熱時。由於水在吸熱的同時還在散熱（向空氣傳遞熱量、蒸發吸熱），並且隨着水温的升高，水温與環境温度差增大，熱傳遞的速度加快、水蒸發時吸熱的速度也加快，導致水的温度升高減慢；當散失熱量與從電熱絲吸收到的熱量平衡時，水温就不再升高了。………（2分）

加熱功率越小，單位時間內產生的熱量越少，達到上述平衡時與環境的温差越小，所以水能達到的最高温度越低。（1分）

知識點：物理競賽

題型：綜合題