题目内容
【题目】小明家购买了一台新型电辅式太阳能热水器,下表是其铭牌上的一组主要技术参数(吸热功率是指在阳光照射下,集热管每秒钟吸收的太阳辐射的能量)。
容积(L) | 采光面积(m 2 ) | 吸热功率(kW) | 额定电压(V) | 电热管额定功率(kW) |
160 | 2 | 12 | 220 | 2 |
某天,该热水器中装满了 5 ℃ 的冷水,集热管平均吸热功率1 250 W,热水器的效率为56%,白天阳光照射8 h,水吸收的热量是__________J,达到的温度是__________℃;夜晚,小明家人需要 45 ℃ 以上的洗澡水,则电热管至少正常工作__________s。
【答案】2.016×10 7 35 3 360
【解析】
根据题意,水吸收的热量为Q吸=Pt×56%,由吸热公式Q吸=cm△t,可求水温度的升高值,又知道初温大小可求水的末温;
小明家需要45℃以上的水,根据上面求出水的末温,求出还需要升高的温度值△t′,利用公式Q吸=cm△t′求出需要的热量,此热量是由电热管提供的,即Q吸=W=Pt,据此求出电热管的正常工作时间。
由题知,集热管平均吸热功率为1250W,热水器的平均效率为56%,白天阳光照射8h,
则水吸收的热量:
Q吸=Pt×56%=1250W×8×3600s×56%=2.016×107J;
水的体积:
V=160L=160×10-3m3,
水的质量:
m=ρV=1×103kg/m3×160×10-3m3=160kg;
根据Q吸=cm△t,得水升高的温度:
,
水的初温t0=5℃,水的末温(水吸热后达到的温度)为:
t=t0+30℃=5℃+30℃=35℃;
小明家需要45℃以上的水,还需要升高的温度值:
△t′=45℃-35℃=10℃,
还需要吸热:
Q吸’=cm△t′=4.2×103J/(kg℃)×160kg×10℃=6.72×106J,
根据Q吸’=W=Pt得,需要加热时间:
。
【题目】如图所示是某电热器的工作原理图,R1、R2是发热电阻,虚线框为电热器的金属外壳。它用一个旋转开关可以实现电热器多档位工作的要求。其中旋转开关内有一块绝缘圆盘,在圆盘的左边缘依次有4个金属触点①、②、③、④,右边缘是一金属板,可绕中心轴转动的开关旋钮两端各有一个金属滑片,转动开关旋钮可以将左边缘相邻的两个触点与右边缘的金属板同时连通。如旋到图中位置S时,金属滑片将1、2两触点同时与右边缘金属板接通。
导线规格 | ||||
导线横截面积S/mm2 | 0.5 | 1 | 1.5 | 2.5 |
安全载流量I/ A | 4 | 8 | 12 | 20 |
(1)如果请你为这台电热器配备一个三脚插头,如图乙所示,应该将电路图中的地线接到插头的________(选填“G”、“L”或“N”)脚。正常情况下,火线和零线之间的电压为________V。
(2)小明想在电路中加一个“倾倒开关”,使电热器被碰倒时能自动断开电路,以免引起火灾。该开关最好应安装在示意图中A、B、C、D、E中的________点处。
(3)如果 R1=R2 , 旋钮开关旋到位置S时的电功率为1000W,求R1和R2的阻值。________
(4)当旋钮开关旋到位置T时,通电1 min产生的热量是多少?________
(5)某种橡皮绝缘铜芯导线在常温下安全载流量(长时间通电时的最大安全电流)如下表,请你计算说明应选横截面积为多大的铜芯导线作为该电热器的输出导线,才符合既适用又经济的原则?________