题目内容
【题目】小明家某型号电热加湿器的原理图如图甲,R1、R2都是发热电阻,不考虑温度对电阻的影响,且R2=3R1;S为旋转型开关,1、2、3、4为触点,通过旋转开关S可实现“关”、“低档”、“高档”之间的切换(低档为小功率加热,高档为大功率加热),其部分技术参数如下表。
额定电压(V) | 220 |
高挡发热功率(W) | 400 |
注水仓最大注水量(kg) | 3 |
(1)开关处于图示位置,电热加湿器的状态是_____(选填“关”“低档”或“高档”)
(2)求电热加湿器中R1的阻值______;
(3)某次使用加湿器在额定电压下工作,加湿器注水仓中加注冷水已达到最大注水量,其工作30min的功率与时间图象如图乙所示,如果电阻R1在此次高档加热时产生的热量全部被水吸收,可以使注水仓中冷水的温度升高多少℃_______?[计算结果保留整数,水的比热容为4.2×103J/(kg℃)]
(4)某一天,小明断开家中其他所有用电器,只接通加湿器在低档加热,发现家中3000revs/(kWh)的电能表转盘在400s内转了27圈,求此时电阻R2的实际功率是多少______?
【答案】关 121Ω 19℃ 60.75W
【解析】
(1)由图甲可知,开关S接“1、2”触点时,电路断路,电热加湿器的状态是关;
(2)由图甲可知,开关S接“3、4”触点时,电路为R1的简单电路,电路的总电阻最小,电源的电压一定,由P=可知,电热加湿器的功率最大,处于高档,则电热加湿器中R1的阻值:R1=
=121Ω;
(3)由图乙可知,工作30min时,其中高档工作时间为10min,低档工作时间为20min,在高档正常工作时消耗的电能:W高=P高t高=400W×10×60s=2.4×105J,如果电阻R1在此次高档加热时产生的热量全部被水吸收,即Q吸=W高=2.4×105J,由Q吸=cmΔt可得,水升高的温度:Δt=≈19℃;
(4)因3000revs/(kWh)表示:每消耗1kWh的电能,电能表的转盘就转过3000r,则电能表的转盘转过27r时,加湿器在400s内消耗的电能:W=kWh=0.009kWh=3.24×104J,加湿器在低档加热的实际功率:P低′=
=81W,由图甲可知,开关S接“2、3”触点时,R1、R2串联,电路的总电阻最大,电热加湿器的功率最小,处于低档,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,由P=I2R可得,电路中的电流:I=
,此时电阻R2的实际功率:P2=I2R2=I2×3R1=(
A)2×3×121Ω=60.75W。
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