题目内容

热水箱容量 | 1L |
额定电压 | 220V |
加热功率 | 1000W |
保温功率 | 44W |
保温
保温
(填“加热”或“保温”)状态.(2)求:①保温时的电流;②电阻R1.
(3)将一满热水箱的水从20℃加热到80℃需要吸收多少热量?若加热效率为90%,需要加热多长时间?[1L=1×10-3m3,c水=4.2×103J/(kg?℃),ρ水=1.0×103kg/m3].
分析:(1)温控开关S0断开时,只有R2连入电路,分析电路电阻的变化,根据P=
分析电路功率大小可知饮水机处于哪种工作状态;
(2)①由说明书可知保温功率和额定电压,根据I=
可求电热饮水机在保温状态下的工作电流;
②根据保温功率和电压可求出R2的阻值,根据加热功率和电压可求出总电阻,再根据并联电路电阻的特点求出R1;
(3)①已知热水箱容量可求出水的质量,又知初温和末温,利用Q=cm△t计算出吸收的热量;
②知道加热效率,再利用公式W=
计算出消耗的电能,又知道加热时的功率,可利用时t=
计算出加热时间.
U2 |
R |
(2)①由说明书可知保温功率和额定电压,根据I=
P |
U |
②根据保温功率和电压可求出R2的阻值,根据加热功率和电压可求出总电阻,再根据并联电路电阻的特点求出R1;
(3)①已知热水箱容量可求出水的质量,又知初温和末温,利用Q=cm△t计算出吸收的热量;
②知道加热效率,再利用公式W=
Q吸 |
η热 |
W |
P加 |
解答:解:(1)S0断开后R1被断路,只有R2加热;
根据越并越小、总电阻小于任何一个分电阻可知,电路电阻变大;
根据P=
可知,功率变小,所以饮水机处于保温状态;
(2)①根据P=UI,
故保温时的电流I保温=
=
=0.2A;
②只用电阻R2接入电路时,饮水机处于保温状态,
根据P=
,
∴电阻R2的阻值R2=
=
=1100Ω;
当电阻R1、R2并联时,饮水机处于加热状态,
根据P=
,
∴电路总电阻R总=
=
=48.4Ω,
由并联电路特点知:
=
+
,
即:
=
+
,
解得:R1≈50.6Ω;
(3)①∵ρ=103kg/m3,V=1L=1×10-3m3,
∴一箱水的质量为:m=ρV=103kg/m3×1×10-3m3=1kg,
又∵C=4.2×103J/(kg?℃),△t=t-t0=80℃-20℃=60℃,
根据Q吸=Cm△t,
∴水吸收的热量为:Q吸=Cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×1kg×60℃=2.52×105J;
②加热效率为η热=90%,
根据η热=
,
故消耗的电能为:W=
=
=2.8×105J,
而P加=1000W,
根据W=Pt,
故加热时间为:t=
=
=280s.
答:(1)保温;
(2)①保温时的电流0.2A;②电阻R1为50.6Ω;
(3)需要吸收2.52×105 J热量;若加热效率为90%,需要加热280s.
根据越并越小、总电阻小于任何一个分电阻可知,电路电阻变大;
根据P=
U2 |
R |
(2)①根据P=UI,
故保温时的电流I保温=
P保温 |
U |
44W |
220V |
②只用电阻R2接入电路时,饮水机处于保温状态,
根据P=
U2 |
R |
∴电阻R2的阻值R2=
U2 |
P保温 |
(220V)2 |
44W |
当电阻R1、R2并联时,饮水机处于加热状态,
根据P=
U2 |
R |
∴电路总电阻R总=
U2 |
P加热 |
(220V)2 |
1000W |
由并联电路特点知:
1 |
R总 |
1 |
R1 |
1 |
R2 |
即:
1 |
48.4Ω |
1 |
R1 |
1 |
1100Ω |
解得:R1≈50.6Ω;
(3)①∵ρ=103kg/m3,V=1L=1×10-3m3,
∴一箱水的质量为:m=ρV=103kg/m3×1×10-3m3=1kg,
又∵C=4.2×103J/(kg?℃),△t=t-t0=80℃-20℃=60℃,
根据Q吸=Cm△t,
∴水吸收的热量为:Q吸=Cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×1kg×60℃=2.52×105J;
②加热效率为η热=90%,
根据η热=
Q吸 |
W |
故消耗的电能为:W=
Q吸 |
η热 |
2.52×105J |
90% |
而P加=1000W,
根据W=Pt,
故加热时间为:t=
W |
P加 |
2.8×105J |
1000W |
答:(1)保温;
(2)①保温时的电流0.2A;②电阻R1为50.6Ω;
(3)需要吸收2.52×105 J热量;若加热效率为90%,需要加热280s.
点评:分析清楚电路结构,知道何时饮水机处于加热状态、何时处于保温状态,是正确解题的关键,灵活应用功率的变形公式、并联电路的特点可以正确解题,要学会从题目所给信息中找到有用的数据.在计算过程中要特别注意单位的换算.
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热水箱容量 | 1L |
额定电压 | 220V |
加热功率 | 1000W |
保温功率 | 44W |
(2)求:①一满热水箱水的质量;②保温时的电流.(1L=1×10-3m3)
(3)将一满热水箱的水从20℃加热到80℃需要吸收多少热量?若加热效率为90%,需要加热多长时间?
[c水=4.2×103J/(kg?℃),ρ水=1.0×103kg/m3].
某种电热饮水机有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关S0自动控制),从它的说明书上收集到如下数据及如图所示的简化电路原理图。
热水箱容量 |
1L |
额定电压 |
220V |
加热功率 |
1000W |
保温功率 |
44W |
|
(1)当S闭合,S0断开时,饮水机处于 (填“加热”或“保温”)状态。
(2)求:①保温时的电流;
②电阻R1。
(3)将一满热水箱的水从20℃加热到80℃需要吸收多少热量?若加热效率为90%,
需要加热多长时间? [1L=1×10-3m3,c水=4.2×103J/(kg·℃),ρ水=1.0×103kg/m3]