题目内容

4.小明同学家里的电热饮水机有加热和保温两种功能,可由机内温控开关S0进行自动控制.小明从说明书上收集到如表中的部分数据和如图所示的电路原理图.解答如下问题:(计算结果若不能整除,保留一位小数)
额定电压220V
频率50Hz
额定加热功率920W
(1)这个电热饮水机正常工作时,在加热状态下的总电流大约是多大?
(2)若电阻R2的阻值为1210Ω,则电阻R1的阻值为多少?
(3)在傍晚用电高峰期,供电电压可能会下降,使饮水机的功率低于额定功率,小明想用所学物理知识测量一下傍晚时饮水机的功率,于是他把家里除饮水机外的其余用电器关闭,并把饮水机调到加热功能,观察发现家里的电能表在1min内转了48圈,电能表的铭牌上标有“3600r/kW•h”的字样.求小明家的饮水机此时的实际功率?

分析 (1)由P=UI计算加热状态下的总电流;
(2)由图知只闭合S时,只有R2连入电路,两开关都闭合时,两电阻并联,由此分析加热和保温状态,求得R1的电功率,由电功率公式计算R1的阻值;
(3)先计算转48转消耗的电能,根据公式P=$\frac{W}{t}$计算饮水机此时的实际功率.

解答 解:
(1)由表中数据知,电热饮水机加热状态功率为920W,
由P=UI可得加热状态下的总电流:
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{920W}{220V}$≈4.2A; 
(2)由图当S闭合时,只有R2接入电路,当两个开关都闭合时,两电阻并联,此时电路中电阻最小,
电源电压不变,由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知,两开关都闭合时为加热状态,只闭合S为保温状态,
P2=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{(220V)^{2}}{1210Ω}$=40W,
所以R1的功率为:P1=P-P2=920W-40W=880W,
所以R1的阻值:R1=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{1}}$=$\frac{(220V)^{2}}{880W}$=55Ω;
(3)已知消耗1kw•h的电能,电能表的转盘转动3600转,
转48转消耗的电能W=$\frac{1}{3600}$kW•h×48=$\frac{1}{75}$kW•h,
饮水机此时的实际功率:
P实=$\frac{W}{t}$=$\frac{\frac{1}{75}kW•h}{\frac{1}{60}h}$=0.8kW=800W.
答:(1)这个电热饮水机正常工作时,在加热状态下的总电流大约是4.2A;
(2)电阻R1的阻值为55Ω;
(3)在饮水机此时的实际功率800W.

点评 本题考查并联电路特点、电功率公式的应用,关键是公式及其变形的灵活运用,重点是理解电能表参数的物理意义,解题过程中还要注意单位的换算.

练习册系列答案
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15.在“探究液体内部的压强与哪些因素有关”的实验中,甲、乙、丙三组同学分别以槽中液体为研究对象进行实验.他们在两端开口、粗细均匀的玻璃管的下端贴一个比管口稍大的塑料薄片,并将玻璃管竖直插入液体槽中,然后顺着管壁从上端开口处向管内缓缓注水,如图所示,直至观察到薄片脱离管口下落.记录玻璃管的管口面积S、槽中液体密度ρ和玻璃管插入液体的深度h,测出注入管中水的质量m,运用公式ρ=$\frac{F}{S}$=$\frac{mg}{S}$.计算出管内水产生的压强p.改变深度h,重复实验.甲组同学还选用了粗细不同的玻璃管进行实验.所有数据均记录在如表.(薄片的重力、玻璃管的厚度忽略不计)
小组槽中液
体密度ρ(g/cm3)
序号深度
h(米)
管口面积
S(×10-4米2)
质量m
(×10-3千克)
管内水产生的压强
p(帕)
甲0.810.05520392
20.1540784
30.25801568
40.2101601568
乙1.050.05525490
60.1550980
70.251001960
丙1.280.05530588
90.15601176
100.251202352
(1)在此实验中,经分析得出,当薄片恰好脱离管口时,薄片处管外液体的压强等于管内水产生的压强(选填“等于”或“小于”).
(2)各组同学分析了本组的实验数据和相关条件,其中乙组同学由实验序号5、6、7初步得出:同种液体内部的压强与深度成正比.甲组同学由实验序号3、4初步判断:玻璃管的粗细与本实验研究结论的获得无影响(选填“有影响”或“无影响”).
(3)三组同学互动交流,分析实验序号1、5、8的数据,发现液体内部的压强(p1、p5、p8)与密度(ρ甲、ρ乙、ρ丙)满足关系$\frac{{P}_{1}}{{ρ}_{甲}}$=$\frac{{P}_{5}}{{ρ}_{乙}}$=$\frac{{P}_{8}}{{ρ}_{丙}}$,可以归纳得出的初步结论:相同深度,液体内部的压强与液体密度成正比.
(4)进一步综合分析表中数据,经运算归纳得出:液体内部的压强与液体密度和深度的乘积的比值是一个定值.

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