小明设计了一个电加热器，有加热状态和保温状态，如图2—3—14，发热体AB是一根阻值500Ω的电阻丝，C、D是电阻丝AB上的两点，S′是一个温度控制控制开关．当开关S′闭合，开关S接通C点时，电阻丝每分钟放出的热量是Q1；当S′闭合，S接通D点时，电阻丝每分钟放出的热量是Q2；当S′断开时，电阻丝每分钟放出的热量是Q3，此时测得C、D两点间的电压是33V．
（1）按大小排列出Q1、Q2和Q3的顺序是:
________ ＞ ________ ＞ ________．
（2）将上述热量由大到小的顺序排列，其比值是20∶10∶3，求电源电压U和电热器处于保温状态时，每分钟放出的热量．
解:
(1)每分钟产生的热量等于每分钟消耗的电能.故
Q=W=Pt
因为S’闭合，S接D时，AD被短路，接入电路的电阻为DB段，显然其电阻最小。同理依次分析可知：RC>RD>R断, 而P=U2/R,可见
Q3
(2)因为Q=U2t/R，所以
Q2=U2t/RBD
Q1=R2t/RBC
Q3=R2t/R
故：Q3/Q1=R/RBD=20/3
RBD=3R/20=3×500Ω/20=75Ω 同理
Q2/Q1=R/RBC=10/3
RBC=3R/10=3×500Ω/10=150Ω
RCD=RBC-RBD=150Ω-75Ω=75Ω
S’断开时，电流中的电流：
I=ICD=UCD/RCD=33V/（75Ω）=(33/75)A
电源电压：
U=IR=（33/75）A×500Ω=220V
此时每分钟放出的热量：
Q3=U2t/R=(220V)2×1×60s/(500Ω)
=5808J
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