题目内容

【题目】多功能养生壶具有精细烹饪、营养量化等功能,深受市场认可和欢迎。图乙是某品牌养生壶简化电路图。(ρ=1×103kg/m3,c=4.2×103J/(kg℃),g=10N/kg)

(1)开关S1、S2处于什么状态,养生壶为高温档,说明判断依据;

(2)求R1的阻值;

项目

参数

电源电压(V)

220

低温档功率(W)

275

中温档功率(W)

550

高温档功率(W)

1100

容积(L)

1

(3)养生壶处于低温档工作时,求电路中的电流大小;

(4)在标准大气压下,使用高温档将初温是12℃的一壶水烧开,若养生壶高温档加热效率为80%,求水吸收的热量和烧开一壶水需要的时间。

【答案】(1)当开关S1闭合,S2接B时,为高温档;因为此时电阻R1、R2并联,电路中的总电阻最小,总功率最大;(2)88Ω;(3)1.25A;(4)3.696×105J, 420s。

【解析】

(1)分析清楚电路结构,应用电功率公式判断壶的工作状态;

(2)应用串联电路特点与电功率公式求出电阻阻值。

(3)由图示图象求出保温时的功率,然后应用 的变形公式求出电流。

(4)由热量公式求出水吸收的热量,由效率公式求出壶消耗的电能,然后求出烧开一壶水需要的时间。

(1)由图知,当开关S1闭合,S2接B时,电阻R1、R2并联,电路中的总电阻最小,由 可知,总功率最大,所以此状态为高温档;

(2)由图知,当开关S1断开,S2接A时,电阻R1、R2串联,电路中的总电阻最大,由可知,总功率最小,此时为低温档;

当S2接A,S1闭合时,R2被短路,只有电阻R1接入电路,养生壶处于中温档。

由P=UI得,正常工作时通过R1的电流为: ,由 得,R1的阻值:

(3)由P=UI得,养生壶在低温档工作时电路中的电流为:

(4)由可得,水的质量:

水吸收的热量:

得,烧开一壶水需要的时间为:

答:当开关S1闭合,S2接B时,为高温档;因为此时电阻R1、R2并联,电路中的总电阻最小,总功率最大; 88Ω;1.25A; 3.696×105J, 420s。

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