12. 小红用如图$13 - 17$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。如图$13 - 17$乙所示是挂烫机的等效电路,$R_1$为加热电阻,$R_2$为限流电阻,$\mathrm{S}$为自动温控开关。将挂烫机接入电路,$\mathrm{S}$在位置“$1$”,前端电热板被加热,电路中的电流为$5\mathrm{A}$;当温度升到$130^{\circ}\mathrm{C}$时,$\mathrm{S}$切换到位置“$2$”,挂烫机处于待机状态,电路中的电流为$0.02\mathrm{A}$;当温度降到$100^{\circ}\mathrm{C}$时,$\mathrm{S}$又回到位置“$1$”。
(1) 求$R_1$的阻值。
(2) 求挂烫机待机状态的电功率。
(3) 熨烫过程中,电路的电流随时间变化的图像如图$13 - 17$丙所示,求挂烫机$0 ~ 150\mathrm{s}$消耗的电能。
(4) 请从使用安全或节能的角度为该挂烫机的标签设计一条提示语。
(1) 求$R_1$的阻值。
(2) 求挂烫机待机状态的电功率。
(3) 熨烫过程中,电路的电流随时间变化的图像如图$13 - 17$丙所示,求挂烫机$0 ~ 150\mathrm{s}$消耗的电能。
(4) 请从使用安全或节能的角度为该挂烫机的标签设计一条提示语。
答案
(1) 家庭电路电压 $ U = 220\mathrm{V} $,当 $ \mathrm{S} $ 在位置“1”时,电路中只有 $ R_1 $ 工作,电流 $ I_1 = 5\mathrm{A} $。由 $ I = \frac{U}{R} $ 得 $ R_1 = \frac{U}{I_1} = \frac{220\mathrm{V}}{5\mathrm{A}} = 44\Omega $。
(2) 待机状态时,电流 $ I_2 = 0.02\mathrm{A} $,电功率 $ P = UI_2 = 220\mathrm{V} × 0.02\mathrm{A} = 4.4\mathrm{W} $。
(3) 由图丙可知,在 $ 0~150\mathrm{s} $ 内,加热状态(电流 $ 5\mathrm{A} $)持续时间 $ t_1 = 60\mathrm{s} $,待机状态(电流 $ 0.02\mathrm{A} $)持续时间 $ t_2 = 90\mathrm{s} $。消耗电能 $ W = W_1 + W_2 = UI_1t_1 + UI_2t_2 = 220\mathrm{V} × 5\mathrm{A} × 60\mathrm{s} + 220\mathrm{V} × 0.02\mathrm{A} × 90\mathrm{s} = 66000\mathrm{J} + 396\mathrm{J} = 66396\mathrm{J} $。
(4) 使用后请关闭电源,节约用电。
(2) 待机状态时,电流 $ I_2 = 0.02\mathrm{A} $,电功率 $ P = UI_2 = 220\mathrm{V} × 0.02\mathrm{A} = 4.4\mathrm{W} $。
(3) 由图丙可知,在 $ 0~150\mathrm{s} $ 内,加热状态(电流 $ 5\mathrm{A} $)持续时间 $ t_1 = 60\mathrm{s} $,待机状态(电流 $ 0.02\mathrm{A} $)持续时间 $ t_2 = 90\mathrm{s} $。消耗电能 $ W = W_1 + W_2 = UI_1t_1 + UI_2t_2 = 220\mathrm{V} × 5\mathrm{A} × 60\mathrm{s} + 220\mathrm{V} × 0.02\mathrm{A} × 90\mathrm{s} = 66000\mathrm{J} + 396\mathrm{J} = 66396\mathrm{J} $。
(4) 使用后请关闭电源,节约用电。
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