题目内容

【题目】家庭室内装修要用到某种液体乙烯材料和三混粉,工人师傅使用加热与搅拌为一体的用电器,下图是该用电器的工作原理图.先在室温下把液体乙烯材料放入容器中,温控旋转开关接ab开始加热,发光二极管正常发光,当液体温度达到70℃;温控旋转开关自动接cd,发光二极管熄灭,电动机起动,再倒入三混粉在容器中保温搅拌,搅拌均匀后,涂抹到墙壁上使之更加平滑牢固.旋转开关接ab时电路消耗功率为1522W,旋转开关接cd时电路消耗功率为1200W,电动机正常工作的功率为1100W,发光二极管L规格为“2V 0.2W”,R1是加热电热丝,R2是保温电热丝,R0为保护发光二极管正常工作的限流电阻.(忽略温度对电阻的影响)
(1)用电器正常工作时,求保温电热丝R2的电阻值.
(2)液体乙烯材料质量为6kg,初温为20℃,求温控旋转开关接ab开始加热到刚接cd时,液体乙烯材料吸收了多少热量?[C=1.8×103J/(kg℃)]
(3)温控旋转开关接ab开始加热到刚接cd时,电路正常工作了6分40秒,该过程中加热电热丝产生的热量为多少?

【答案】
(1)解:保温电热丝消耗的功率:P=Pcd﹣P=1200W﹣1100W=100W

保温电热丝阻值:R2= = =484Ω

答:保温电热丝R2的电阻值为484Ω


(2)解:液体乙烯材料吸收热量:

Q=Cm△t=1.8×103J/(kg℃)×6kg×(70℃﹣20℃)=5.4×105J

答:液体乙烯材料吸收的热量为5.4×105J


(3)解:发光二极管正常工作的电流:IL= = =0.1A

发光二极管支路消耗的功率:P=U×IL=220V×0.1A=22W

加热电热丝消耗的功率:P=PabP=1522W﹣22W=1500W

加热电热丝产生的热量:Q=W=Pt=1500W×400s=6×105J

答:该过程中加热电热丝产生的热量为6×105J


【解析】根据题干所给信息进行分析得:旋转开关接cd时电路消耗功率为1200W,电动机正常工作的功率为1100W,可得出R2消耗的功率,由公式R2=U2/P可以算出R2的阻值;由吸热公式Q=Cm△t可以算出液体乙烯材料吸收热量;当温控旋转开关接ab开始加热到刚接cd时,由电路消耗功率为1522W减去发光二极管所在支路消耗的功率,便是热电热丝R1消耗的功率,进而利用公式Q=W=Pt(纯电阻)计算出加热电热丝R1产生的热量.
【考点精析】掌握热量的计算和欧姆定律及其应用是解答本题的根本,需要知道热量的计算: ① Q = cm△t=cm(t-t0) (Q吸是吸收热量,单位是焦耳;c 是物体比热,单位是:焦/(千克?℃);m是质量;t0 是初始温度;t 是后来的温度. )② Q =cm△t=cm(t0-t) ③ Q = Q;欧姆定律的应用: ① 同一个电阻,阻值不变,与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时,通过的电流也增大.(R=U/I) ② 当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小.(I=U/R) ③ 当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大.(U=IR).

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