题目内容

13.物理科代表和班长就放学后是否关教室里的饮水机的问题发生争执,班长认为不应关机,因为第二天重新开机给冷水加热既费时又会消耗更多的电能;物理科代表认为应该关机,理由是饮水机在放学后从17:00到第二天08:00共15h期间会间歇性加热,白白消耗电能,反复加热的水也不利于身体健康.
次日早晨,他俩先观察到饮水机有加热和保温两个档位,铭牌数据如表.然后启动饮水机,将热水箱中的30℃的冷水加热到90℃,用时10min.他俩继续观察,发现保温28min后加热器会重新加热,2min后又回到保温状态.(饮水机始终在额定电压下工作)
水桶容量20L
热水箱水量1kg
额定电压220V
加热功率500W
保温功率50W
(1)饮水机保温时电路的总电阻是多少?
(2)将热水箱中30℃的冷水加热到90℃消耗的电能是多少?
(3)通过计算比较谁的做法更节能.(假设放学时饮水机刚好进入保温状态,工作过程中间歇加热的规律不变;如果放学时关闭饮水机,班长会在第二天早上7:50打开.)

分析 (1)知道饮水机的保温功率和电压,根据P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出饮水机保温时电路的总电阻;
(2)知道饮水机的加热功率和将热水箱中的30℃的冷水加热到90℃的工作时间,根据W=Pt求出消耗的电能;
(3)由题知“发现保温28min后加热器会重新加热,2min后又回到保温状态”可知,间歇加热的规律:每半小时保温28min、加热2min,那么15h,保温28×30min、加热2×30min,知道加热功率和保温功率,利用W=Pt求消耗的电能和(2)比较得出结论.

解答 解:(1)由P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得,饮水机保温时电路的总电阻:
R=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保温}}$=$\frac{(220V)^{2}}{50W}$=968Ω;
(2)启动饮水机,将热水箱中的30℃的冷水加热到90℃,用时10min,
由P=$\frac{W}{t}$可得,饮水机加热时消耗的电能:
W=P加热t=500W×10×60s=3×105J;
(3)关机时,结合题意和2小题数据可知,第二天饮水机消耗的电能:W=3×105J;
不关机时,保温28min后加热器会重新加热,2min后又回到保温状态,如此循环,
所以,每半小时保温28min、加热2min,那么15h有30个30min,
则保温时间t保温=28min×30=840min=50400s,加热时间t加热=2min×30=60min=3600s,
所以,保温消耗的电能:W1=P保温t保温=50W×50400s=2.52×l06J,
加热消耗的电能:W2=P加热t加热=500W×3600s=1.8×l06J,
15h消耗的总电能:W总=W1+W2=2.52×l06J+1.8×l06J=4.32×l06J,
因W总>W,
所以,关机时更节能,即物理科代表的做法更节能.
答:(1)饮水机保温时电路的总电阻是968Ω;
(2)将热水箱中30℃的冷水加热到90℃消耗的电能是3×105J;
(3)物理科代表的做法更节能.

点评 本题考查了学生对电功率公式、电功公式的掌握和运用,正确的计算饮水机不关时加热和保温时间是关键,与生活实际相联系,属于中考常见题型.

练习册系列答案
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2.阅读《磁致冷》回答39题.
磁致冷
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磁致冷材料使用无害、无环境污染的稀土材料作为制冷物质,若能取代目前大部分制冷电器所使用的氟利昂制冷剂,就可以消除由于生产和使用氟利昂类制冷剂所造成的环境污染和对大气臭氧层的破坏,具有显著的环境和社会效益,因而被誉为绿色制冷技术.又因为低温磁致冷装置具有小型化和高效率等独特优点,所以其在生产、生活、科技等众多领域都有很广阔的发展前景.
许多科学家和工程师对具有磁热效应的材料、磁致冷技术及装置进行了大量的研究开发工作.到目前为止,20K以下的低温磁致冷装置在某些领域已实用化,而室温磁致冷技术还在继续研究攻关,目前尚未达到实用化的程度.
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(3)根据你的想象,描述出磁致冷技术具有的发展前景磁制冷冰箱.(写出一条即可)

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