Question

14．如圖所示是小李家的部分電路，燈L上標(biāo)有“220V 40W”，他將電阻絲電阻為40Ω的電熱水壺插入插座，發(fā)現(xiàn)燒開滿壺水需要5min，電熱水壺的電阻絲產(chǎn)生的熱量為3×10⁵J，若燈絲和電阻絲的電阻均不隨溫度變化，求：
（1）導(dǎo)線E通過插孔與電熱水壺的什么部分相連？其目的是什么？
（2）火線與零線間的實(shí)際電壓為多少？
（3）開關(guān)S閉合時(shí)，燈L的實(shí)際功率是多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)安全用電的原則可知電熱水壺的金屬外殼要與地線相連，以防止漏電造成觸電事故；
（2）知道電熱水壺的電阻值、加熱時(shí)間和在這段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量，利用Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求電熱壺兩端的電壓；
（3）根據(jù)燈的銘牌可以求燈絲電阻，又求出了實(shí)際電壓，利用電功率的公式求燈的實(shí)際電功率．

解答 解：
（1）導(dǎo)線E與電熱水壺的金屬外殼相連接．         
目的是防止發(fā)生漏電時(shí)，金屬外殼帶電，人接觸它有觸電危險(xiǎn)．
（2）因?yàn)殡姛崴畨氐碾娮杞z產(chǎn)生的熱量Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t，
電熱壺兩端的電壓：
 U=$\sqrt{\frac{QR}{t}}$=$\sqrt{\frac{3×1{0}^{5}J×40Ω}{300s}}$=200V，
所以火線與零線間的實(shí)際電壓為200V；
（3）由燈的銘牌可求燈絲電阻：
 R_L=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{40W}$=1210Ω，
燈的實(shí)際功率：
 P_L=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{L}}$=$\frac{（200V）^{2}}{1210Ω}$≈33W．
答：（1）導(dǎo)線E與電熱水壺的金屬外殼相連接；目的是防止發(fā)生漏電時(shí)，金屬外殼帶電，人接觸它有觸電危險(xiǎn)．
（2）火線與零線間的實(shí)際電壓為200V；
（3）開關(guān)S閉合時(shí)，燈L的實(shí)際功率是33W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功的計(jì)算、電熱的計(jì)算、電功率的計(jì)算，涉及到燈銘牌的利用和安全用電常識(shí)，知識(shí)點(diǎn)多，屬于難題．