题目内容

如图甲是某品牌电饭锅的电路原理图,R1、R2是安装在同一发热盘中的发热电阻丝,L1、L2为指示灯,S2是温控开关,当锅内温度达到103℃时S2自动跳转.红灯亮、绿灯灭,表示正在加热;绿灯亮、红灯灭,表示电饭锅处于保温状态.R3、R4电阻都很大,在以下计算中可近似地将其看成开路;L1、L2、R3、R4耗电功率很小,可以忽略不计,电路原理图可近似等效成乙图.

一用户观察发现,该电饭锅铭牌标有“220 V加热功率1000 w”,在家中其它用电器都断开的情况下,用其加热2 kg、20℃的水时,标有“2000 imp/kw·h”的电能表指示灯一分钟闪烁了30次.已知水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃),1 kw·h=3.6×106 J,不考虑电阻R1、R2阻值随温度的变化.

请根据以上信息解答以下问题:

①将这些水在1标准大气压下烧开,水吸收了多少热量?

②加热过程中电饭锅的实际功率是多大?

③如果电饭锅消耗的电能有80%被水吸收,烧开这些水用了多少时间?

④测得电饭锅保温时的功率是加热时功率的,则R1、R2之比是多少?

答案:
解析:

  解:①∵Q=cmΔt

  ∴Q=42×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100℃-20℃)

  =6.72×105 J 2分

  ②电饭锅1分钟消耗的电能

  W=×3.6×106 J=5.4×104 J 1分

  P实===900 W 1分

  ③∵==80%

  ∴W总===8.4×105 J 1分

  ∵W=Pt

  ∴t==≈933 s≈15.6 min 1分

  (方法一)当S1、S2闭合,电饭锅处于加热状态,R1与R2并联

  ∵=+

  ∴R=

  ∴P加热=

  当S1闭合、S2断开,电饭锅处于保温状态,只有R1工作

  ∴P保温=

  ∵P保温=P加热

  ∴=× 1分

  ∴R1=10 R

  ∴R1=10×

  ∴= 1分

  (方法二)保温时S1闭合、S2断开,只有R1工作,功率P1;加热时,S1、S2闭合,R1、R2并联,R1功率仍为P1、R2功率P2.1分

  ∴=∴

  又P=R1、R2电压相等

  ∴=1分


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