题目内容
【题目】如图1所示,是某家用电热水壶内部的电路简化结构图,其中R1、R2为阻值相同的电热丝,有甲、乙、丙、丁四种不同的连接方式,该电热水壶加热有高温、中温、低温三档,中温档的额定功率为500W,求
(1)电热水壶调至中温档正常加热,将2kg温度为30℃的水烧开(标准大气压下)需要20min,水所吸收的热量及电热水壶的效率;
(2)电热水壶高温档的额定功率;
(3)若某次电热水壶用高温档加热0.1h,耗电0.09kWh,通过计算判断此时电热水壶是否正常工作.
【答案】
(1)解:标准大气压下水的沸点为100℃,则水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg℃)×2kg×(100℃﹣30℃)=5.88×105J,
由P= 可得,消耗的电能:
W=P中t′=500W×20×60s=6×105J,
电热水壶的效率:
η= ×100%= ×100%=98%
(2)解:由题知,R1、R2为阻值相同的电热丝,设R1=R2=R,
甲图为开路,P甲=0,
乙图中两电阻串联,R乙=2R,P乙= = ,
丙图中只有电阻R1工作,R丙=R,P丙= = ,
丁图中两电阻并联,R丁= R,P丁= = =2 ,
由以上可知,丙图为中温档,丁图为高温档,则电热水壶高温档的额定功率:
P高=2P中=2×500W=1000W
(3)解:电热水壶的实际功率:
P实= = =0.9kW=900W<1000W,
则此时电热水壶不是正常工作
【解析】(1)标准大气压下水的沸点为100℃,根据Q吸=cm(t﹣t0)求出水吸收的热量,根据P= 求出消耗的电能,利用η= ×100%求出电热水壶的效率;(2)先分析四图的连接方式,求出四种连接的电阻大小,电源电压不变,根据公式P= 求出各自的电功率,然后比较得出答案;(3)根据P= 求出电热水壶的实际功率,然后与额定功率相比较得出答案.