题目内容
【题目】小明家准备买某品牌的电热水器,售货员向他宣传该电热水器注满水时,水温从20℃加热至设定温度仅需要30min,为了验证售货员的话是否正确,小明查阅了该电热水器的说明书。电热水器部分参数如表所示,简化电路图如图所示,S2是温控开关,当水温低于设定温度时自动闭合,达到设定温度时自动断开。使用时,手动闭合开关S1,电热水器开始工作,求:[水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3,水的比热容为c水=4.2×103J/(kg℃)]
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额定电压 | 220V |
频率 | 50Hz |
保温功率 | 220W |
加热功率 | 1980W |
水箱容积 | 50L |
设定温度 | 40℃ |
(1)电热丝R1的阻值;
(2)加热时流过电热丝R2的电流;
(3)售货员的话可信吗?请你通过计算说明理由。
【答案】(1) 220Ω;(2) 8A;(3)不可信,因为30min内电热水器产生热量小于水加热到设定温度所吸收的热量
【解析】
(1)由图知,当只有S1闭合时,R1单独工作,电源电压一定,此时电阻较大,由P=
知,功率较小,用电器处于保温状态;由P=UI=
可得
R1=
=
=220Ω
电热丝R1的阻值为220Ω。
(2)当两开关都处于闭合状态时,两电阻并联,此时电路中电阻较小,功率较大,处于加热状态,R2的功率为
P2=P加热﹣P保温=1980W﹣220W=1760W
由P=UI可得电热丝R2的电流
I2=
=
=8A
加热时流过电热丝R2的电流为8A。
(3)电热水器30min消耗电能
W=P加热t=1980W×30×60s=3.564×106J
由ρ=
可得热水器注满水时水的质量
m=ρV=1.0×103kg/m3×50×10﹣3m3=50kg
水吸收的热量为
Q吸=cm
t=4.2×103J/(kg℃)×50kg×(40℃﹣20℃)=4.2×106J
因为W<Q吸,所以这个热水器在30min内加热到设定温度的说法不可信。
答:(1)电热丝R1的阻值是220Ω;
(2)加热时流过电热丝R2的电流是8A;
(3)不可信,因为30min内电热水器产生热量小于水加热到设定温度所吸收的热量。