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18.如图甲所示为我们常用的某豆浆机,表为该豆浆机铭牌的部分参数,内部简化电路图如图乙所示.当S闭合,S1断开时,豆浆机处于保温状态,当S、S1同时闭合时,豆浆机处于加热状态.[c水=4.2×103J/kg•℃]
额定电压220V
额定功率加热1000W
保温44W
热水器的容量2L
求:(1)豆浆机保温状态下正常工作时的电流是多少?
(2)豆浆机发热电阻R2的阻值多大?
(3)若不计热损耗,该豆浆机将2L的水从30℃加热至90℃,需要多长时间?

分析 (1)知道保温状态下的功率和电压,利用公式I=$\frac{P}{U}$可计算电流的大小;
(2)豆浆机加热状态时,只有电阻R2接入电路,根据公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$的变形可计算电阻的大小;
(3)先计算水的质量,再根据吸热公式求出水吸收的热量,最后根据公式P=$\frac{W}{t}$的变形可计算需要的时间.

解答 解:(1)豆浆机保温状态下正常工作时,额定电压U=220V,功率P保温=44W,由P=UI得:
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{44W}{220V}$=0.2A.
(2)豆浆机加热时,电阻R1短路,只有电阻R2接入电路,加热功率P加热=1000W,
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得:
R2=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{加热}}$=48.4Ω.
(3)由ρ=$\frac{m}{V}$得,2L水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg,
水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(90℃-30℃)=5.04×105J,
若不计热损耗,则W=Q吸,
由P=$\frac{W}{t}$得,需要加热的时间:
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{5.04×1{0}^{5}J}{1000W}$=504s.
答:(1)豆浆机保温状态下正常工作时的电流是0.2A;
(2)豆浆机发热电阻R2的阻值为48.4Ω;
(3)若不计热损耗,该豆浆机将2L的水从30℃加热至90℃,需要加热504s.

点评 解答本题的关键是能正确辨别电路的保温与加热状态,熟练运用电功率公式及其变形,以及运用吸热公式进行计算,综合性较强.

练习册系列答案
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8.某小组同学用图甲的电路图探究欧姆定律,实验中他们所用的定值电阻分别是5Ω、10Ω、20Ω,电源电压为3V不变.

(1)如图甲所示,是小华所连接的不完整实验电路,请你用笔画线代替导线,将缺少的导线连接好成完整电路.
(2)小华将电路接好后,闭合开关,发现电压表与电流表的示数太大.接下来应进行的操作是C(填写字母代号).
A.更换电池或电阻
B.检查电路是否短路
C.断开开关,移动滑动变阻器滑片至最大值位置
(3)在探究“导体中的电流跟电阻的关系”时,小华将5Ω的电阻接入电路,电压表如图乙所示.后把定值电阻由5Ω换成10Ω,闭合开关后,下一步的操作是:将变阻器的滑片P向右(填“左”或“右”)移动直至电压表示数为2V. 若要完成整个实验,选择的滑动变阻器的最大阻值至少为10Ω.
(4)上述探究结束后,该组同学选择原来的电源和两只灯泡L1“2.5V 0.3A”和L2“3.8V 0.3A”,设计的电路如图丙所示,探究“电功率跟电流、电压的关系”.
①此实验设计是为了探究电功率与电压的关系,通过灯的亮暗判断来电功率的大小.
②为了探究电功率与电流的关系,小明认为,利用图丙电路只要通过移动滑动变阻器,改变电流观察灯L1或L2亮度的变化,即可得出结论.则小明同学的方案不合理(选填“合理”或“不合理”),理由:电压与电流同时在改变,未控制电压一定.

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