题目内容
10.(1)洗衣机内有20kg温度为20℃的冷水,不计热损失,将这些水加热到30℃吸收的热量是多少?[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
(2)将洗衣机接入家庭电路,闭合S1,将S2拨到位置“2”时,洗衣机处于加热的高温档,如果此时电路消耗的功率为2400W,求R2的阻值;
(3)将S2拨到位置“3”时,电动机的功率为240W,那么洗衣机工作10分钟消耗的电能?
分析 (1)知道水的比热容、水的质量、初温和末温,利用吸热公式Q吸=cm(t-t0)求这些水吸收的热量;
(2)由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知,电压一定时,电路电阻越小,电功率越大,电功率大,洗衣机处于加热的高温档,根据电路图分析电路结构即可判断高温档时,开关S2拨到的位置;
根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出R1的消耗的电功率,当S2拨到位置“2”时,洗衣机处于加热的高温档,R1与R2并联,根据P2=P加热-P1求出求出R2消耗的电功率,根据R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求R2阻值;
(3)将S2拨到位置“3”时,洗衣机在保温洗涤状态下工作,电动机与R2并联,求出此时的总功率,根据W=Pt求出洗衣机工作10分钟消耗的电能.
解答 解:(1)水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)
=4.2×103J/(kg•℃)×20kg×(30℃-20℃)
=8.4×105J.
(2)根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知,
当电压一定时,电路中的电阻越小,消耗的电功率越大,
所以闭合S1,将S2拨到位置“2”时,电阻R1和R2并联,
电路总电阻最小,电功率最大,洗衣机处于加热的高温档;
则此时R1消耗的电功率:
P1=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{(220V)^{2}}{22Ω}$=2200W,
R2消耗的电功率:
P2=P加热-P1=2400W-2200W=200W,
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得,R2的阻值:
R2=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{2}}$=$\frac{(220V)^{2}}{200W}$=242Ω.
(3)将S2拨到位置“3”时,洗衣机在保温洗涤状态下工作,
此时电动机与R2并联,则电路总功率:
P总=P2+P电动机=200W+240W=440W,
工作时间t=10min=600s,
由P=$\frac{W}{t}$得,洗衣机消耗的电能:
W=P总t=440W×600s=2.64×105J.
答:(1)这些水加热到30℃吸收的热量是8.4×105J;
(2)2;R2的阻值为242Ω;
(3)洗衣机工作10分钟消耗的电能为2.64×105J.
点评 本题以家用洗衣机为背景考查了电功与热量的综合计算,与实际生活紧密相连,涉及到了吸热公式、电功率公式及电功公式的灵活应用,分析电路结构,知道什么情况下用电器处于高温档、什么情况下处于低温档是本题的难点,也是正确解题的前提,有一定的难度.
| A. | 0.4A | B. | 0.1A | C. | 0.3A | D. | 0.5A |