题目内容
我校新校区的每间教室里都安装有一个自动电热水器,如图所示为它的原理及参数。ST 为自动温控开关,当水的温度达到预设温度时,ST自动断开;当水的温度低于预设温度时,ST自动接通。参数表中的功率均是指整个电路消耗的功率,其中指示灯消耗的功率忽略不计,也不计温度对电阻的影响,已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),请分析计算:
(1)电热水器的加热电阻R1的阻值多大?
(2)黄灯亮时电热水器处于保温状态还是加热状态? 保温元件R2作时的电阻是多大?
(3)经过保温处理后,电热水器正常工作情况下放出的热量90%都能被水吸收,那么,在冬天,将满容积的水从10℃烧至100℃,需要多长时间?
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解:
(1)当开关S和ST都闭合时,只有R1接入电路,红灯亮,此时电热水器处于加热状态,
由P=UI=U2/R可得R1=U2/P加热=(220V)2/(800W
)=60.5Ω………………………(2分)
(2) 当开关S闭合,ST断开时,只有R1与R2串联接入电路,黄灯亮,此时电热水器处于保温状态,…………………………………………………………………………(1分)
同理可得R=R1+R2=U2/P保温=(220V)2/(40W)=1210Ω……………………………(1分)
即:R2= R -R1=1210Ω- 60.5Ω=1149.5Ω…………………………………………(1分)
(3)根据题意有,Ptη=Q吸= cmΔt= cρVΔt……………………………………(1分)
则: t = cρVΔt/(Pη)=4.2×103J/(kg·℃) ×1×103kg/m3×2×10-3m3×(100℃-10℃)/(800W×90%)=1050s=17.5min…………………………………………………………………(2分)
下表是小莉同学用如图所示装置分别测得水和盐水在不同深度时,压强计(U形管中是水)两液柱的液面高度情况。
序号 | 液体 | 深度 h/mm | 压 强 计 | ||
左液面 mm | 右液面 mm | 液面高度差 mm | |||
1 | 水 | 30 | 186 | 214 | 28 |
2 | 60 | 171 | 229 | 58 | |
3 | 90 | 158 | 242 | 84 | |
4 | 盐水 | 90 | 154 | 246 | 92 |
⑴分析表中序号为1、2、3三组数据可得到的结论是:同种液体的压强 ,比较表中序号为3、4两组数据可得到的结论是:不同液体的压强还跟 有关。
⑵为了进一步研究在同一深度,液体向各个方向的压强是否相等,她应控制的量有 和 ,要改变的是 。
⑶小莉同学在学习了液体压强公式后,用公式进行计算得出金属盒在30mm深处水的压强是 __________Pa。
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