题目内容
【题目】自动饮水机已经普遍用于车站、学校等公共场所,它的简化电路图如图所示,电热丝电阻分别为R1、R2,请根据下表中说明书提供的信息计算(水的密度ρ水=1×103kg/m3)
饮水机参数
热水温度 | ≥90℃ |
热胆容积 | 2L |
额定功率 | 1000W |
保温功率 | 40W |
额定电压 | 220V |
频率 | 50Hz |
(1)如果饮水机处在“加热”状态正常工作时,电热丝所产生的热量有80%被水吸收,饮水机的热胆装满水,水温由20℃加热到90℃,需用多长时间?
(2)开关S1断开时,饮水机处于 状态(填“加热”或“保温”).
(3)电阻丝R1和R2的阻值分别是多少?
【答案】(1)水温由20℃加热到90℃,需用735s;
(2)保温;
(3)电阻丝R1和R2的阻值分别是:1161.6Ω、48.4Ω.
【解析】试题分析:(1)以电能转化为热能的能量和水吸收的热量为等价列出关系式,解之即可;
(2)分析断开开关时,电路的连接情况,根据功率大小判断加热或保温状态;
(3)已知加热功率与保温功率,应用串联电路特点与电功率公式可以求出电阻丝R1和R2的阻值.
解:(1)由ρ=得,热胆内水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3=2kg
由题意得,ηW=Q吸
即ηPt=cm(t2﹣t1)
则t===735s.
(2)当开关断开时,两电阻串联,由P=UI=得,此时总电阻较大,电功率较小,为保温状态;
(3)当开关闭合时,R1被短路,此时处于加热状态,由P=UI=得,R2===48.4Ω;
S1断开时,饮水机处于保温状态,两电阻串联,由P=UI=得,R总===1210Ω;
则R1=R总﹣R2=1210Ω﹣48.4Ω=1161.6Ω.
答:(1)水温由20℃加热到90℃,需用735s;
(2)保温;
(3)电阻丝R1和R2的阻值分别是:1161.6Ω、48.4Ω.