18. 小红用如图甲所示的手持挂烫机帮家人熨烫衣物，挂烫机内的水被加热汽化后喷出。图乙为挂烫机的等效电路，$R_1$为加热电阻，$R_2$为限流电阻，S为自动温控开关。将挂烫机接入电路，S在位置“1”，前端电热板被加热，电路中的电流为$5.0 A$；当温度升到$130\ ° C$时，S切换到位置“2”，挂烫机处于待机状态，电路中的电流为$0.02 A$；当温度降到$100\ ° C$时，S又回到位置“1”。
(1)求$R_1$的阻值。
(2)求挂烫机待机状态的功率。
(3)熨烫过程中，电路的电流随时间变化的关系图像如图丙所示，求挂烫机$0∼150 s$消耗的电能。

（1）解：当S在位置“1”时，电路为$R_{1}$的简单电路，根据$I=\frac{U}{R}$可得，$R_{1}=\frac{U}{I_{1}}=\frac{220\mathrm{V}}{5.0\mathrm{A}} = 44\Omega$
（2）解：待机状态时，S在位置“2”，电路中电流$I_{2}=0.02\mathrm{A}$，则待机功率$P = UI_{2}=220\mathrm{V}\times0.02\mathrm{A}=4.4\mathrm{W}$
（3）解：由图丙可知，0-30s和50-120s电流为5A，时间$t_{1}=30\mathrm{s}+(120\mathrm{s}-50\mathrm{s})=30\mathrm{s}+70\mathrm{s}=100\mathrm{s}$；30-50s和120-150s电流为0.02A，时间$t_{2}=(50\mathrm{s}-30\mathrm{s})+(150\mathrm{s}-120\mathrm{s})=20\mathrm{s}+30\mathrm{s}=50\mathrm{s}$。
消耗的电能$W=UI_{1}t_{1}+UI_{2}t_{2}=220\mathrm{V}\times5\mathrm{A}\times100\mathrm{s}+220\mathrm{V}\times0.02\mathrm{A}\times50\mathrm{s}=110000\mathrm{J}+220\mathrm{J}=110220\mathrm{J}$

【解析】
(1) 当开关S在位置“1”时，电路为$R_1$的简单电路，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，可得$R_1$的阻值：
$R_{1}=\frac{U}{I_{1}}=\frac{220\mathrm{V}}{5.0\mathrm{A}} = 44\Omega$
(2) 当开关S在位置“2”时，挂烫机处于待机状态，此时电路电流$I_2=0.02\mathrm{A}$，根据电功率公式$P=UI$，可得待机功率：
$P = UI_{2}=220\mathrm{V}×0.02\mathrm{A}=4.4\mathrm{W}$
(3) 由图丙可知，0~30s和50~120s内电路电流为$5.0\mathrm{A}$，总工作时间$t_{1}=30\mathrm{s}+(120\mathrm{s}-50\mathrm{s})=100\mathrm{s}$；
30~50s和120~150s内电路电流为$0.02\mathrm{A}$，总工作时间$t_{2}=(50\mathrm{s}-30\mathrm{s})+(150\mathrm{s}-120\mathrm{s})=50\mathrm{s}$；
根据电能公式$W=UIt$，分别计算两段时间内消耗的电能再求和：
$W=UI_{1}t_{1}+UI_{2}t_{2}=220\mathrm{V}×5\mathrm{A}×100\mathrm{s}+220\mathrm{V}×0.02\mathrm{A}×50\mathrm{s}=110000\mathrm{J}+220\mathrm{J}=110220\mathrm{J}$
【答案】
(1) $R_1$的阻值为$44\Omega$；
(2) 挂烫机待机状态的功率为$4.4\mathrm{W}$；
(3) 挂烫机$0∼150 s$消耗的电能为$110220\mathrm{J}$。
【知识点】
欧姆定律、电功率计算、电能计算
【点评】
本题结合图像考查欧姆定律、电功率及电能的计算，需准确分析电路状态并结合图像获取时间信息。
【难度系数】
0.6