题目内容

如图甲、乙、丙所示的是一种电热水器的铭牌、剖面结构示意图和内部简单电路图,R1、R2均为电热丝.求:
(1)当该热水器装满20℃的水时,1标准大气压下把水烧开,需要吸收多少热量?
(2)电热水器中电阻R2的阻值为多大?
(3)如果在用电高峰期,电热水器工作的实际电压只有198V,此电热水器加热时的实际功率为多大?(不计温度对电阻的影响)
分析:(1)在1标准大气压下水的沸点是100℃,根据密度公式求出满箱时水的质量,根据Q=cm(t-t0)求出水吸收的热量;
(2)两开关同时闭合时,电路为R1的简单电路,电热水器处于加热状态,根据P=
U2
R
求出R1的阻值;开关S闭合,温控开关断开时,两电阻串联,电热水器处于保温状态,根据P=
U2
R
求出电路中的总电阻,利用电阻的串联求出R2的阻值;
(3)加热时电路为R1的简单电路,根据P=
U2
R
求出实际电压只有198V时的实际功率.
解答:解:(1)根据ρ=
m
V
可得,水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×15×10-3m3=15kg,
水吸收的热量:
Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×15kg×(100℃-20℃)=5.04×106J;
(2)电热水器加热状态时,电路中为R1的简单电路,
由P=
U2
R
可得,R1的阻值:
R1=
U2
P加热
=
(220V)2
2000W
=24.2Ω,
电热水器处于保温状态时,两电阻串联,
电路中的总电阻:
R=
U2
P保温
=
(220V)2
40W
=1210Ω,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴R2的阻值:
R2=R-R1=1210Ω-24.2Ω=1185.8Ω;
(3)电热水器工作的实际电压只有198V时,电热水器加热时的实际功率:
P加热′=
U2
R1
=
(198V)2
24.2Ω
=1620W.
答:(1)当该热水器装满20℃的水时,1标准大气压下把水烧开,需要吸收5.04×106J的热量
(2)电热水器中电阻R2的阻值为1185.8Ω;
(3)如果在用电高峰期,电热水器工作的实际电压只有198V,此电热水器加热时的实际功率为1620W.
点评:本题考查了热量公式和电功率公式以及串联特点的灵活运用,明白铭牌参数的含义和加热、保温状态时电阻的工作情况是关键.
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