小敏家电热水器的简化电路图如图所示.Sl是手动开关.置于热水器水箱外部,S2是温控开关.置于热水器水箱内部.当水温低于40℃时自动闭合.达到40℃时自动断开．R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝．使用时.手动闭合开关Sl.电热水器开始工作．电热水器部分参数如表所示．额定电压220V频率50Hz保温功率220W加热功率1980W水箱容量50L设� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

1．

小敏家电热水器的简化电路图如图所示，S_l是手动开关，置于热水器水箱外部；S₂是温控开关，置于热水器水箱内部，当水温低于40℃时自动闭合，达到40℃时自动断开．R₁和R₂均为用来加热且阻值不变的电热丝．使用时，手动闭合开关S_l，电热水器开始工作．电热水器部分参数如表所示．

额定电压	220V
频率	50Hz
保温功率	220W
加热功率	1980W
水箱容量	50L
设定温度	40℃

（1）电热丝R₁的阻值是多少？
（2）加热时流过电热丝R₂的电流是多少？
（3）假设将初温20℃的一满箱水加热至设定温度用了50min，则电热水器的效率是多少？[水的比热容为4.2×l0³ J/（kg•℃）]．

分析（1）当开关S₁闭合时，热水器处于保温状态，利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出电热丝的电阻；
（2）当两开关都处于闭合状态时，两电阻并联，处于加热状态，加热功率减去保温状态即为R₂的功率，根据P=UI求出加热时流过电热丝R₂的电流；
（3）知道水的质量，根据m=ρV求出水的质量，根据Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的热量，根据W=Pt求出消耗的电能，根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出电热水器的效率．

解答解：（1）当只有S₁闭合时，R₁单独工作，用电器处于保温状态，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，电热丝R₁的阻值：
R₁=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保温}}$=$\frac{（220V）^{2}}{220W}$=220Ω；
（2）当两开关都处于闭合状态时，两电阻并联，处于加热状态，
则R₂的功率：
P₂=P_加热-P_保温=1980W-220W=1760W，
由P=UI可得电热丝R₂的电流：
I₂=$\frac{{P}_{2}}{U}$=$\frac{1760W}{220V}$=8A；
（3）水的体积：
V=50L=50dm³=0.05m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得，水的质量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.05m³=50kg，
水吸收的热量为：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×50kg×（40℃-20℃）=4.2×10⁶J，
由P=$\frac{W}{t}$可得消耗的电能为：
W=P_加热t=1980W×50×60s=5.94×10⁶J，
热水器的效率为：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{4.2×1{0}^{6}J}{5.94×1{0}^{6}J}$×100%≈70.7%．
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）假设将初温20℃的一满箱水加热至设定温度用了50min，则电热水器的效率是70.7%．

点评本题考查了电功率公式和密度公式、吸热公式、电功公式、效率公式的应用，分清电路的连接方式和电热水器状态关系是关键，计算过程要注意单位的换算．

练习册系列答案

12．小李正在家写作业突然空气开关“跳闸”了，造成这一现象的原因可能是（　　）

	A．	电压太低
	B．	同时工作的用电器太多，总功率过大
	C．	某条线路断路
	D．	用电器金属外壳没有接地

9．“掩耳盗铃”是我们熟知的寓言故事，请你从物理学角度说说盗贼失败的两个主要原因．

16．

如图甲所示，两个灯泡串联在电源电压恒为6V的电路中，L₁的额定电压为3V，L₂的额定电压为2V．通过两个灯泡的电流与其两端电压的关系如图乙所示．闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，其中一个灯泡正常发光，另一个不损坏．正常发光的小灯泡是L₁（“L₁”或“L₂”），其额定功率为0.45W，电路的总功率为0.9W．

6．下列物态变化中，属于放热现象的是（　　）

	A．	初春，冰雪消融汇成溪流
	B．	盛夏，刚从冰箱拿出的饮料瓶外壁出现水滴
	C．	金秋，清晨的雾在太阳出来后散去
	D．	寒冬，晒在室外冰冻的衣服也会干

13．

我国首款家庭制作豆奶的“东菱豆奶机”名牌信息如图甲所示，图乙为该款豆奶机搅碎与加热制作豆奶的功能电路图，请你根据提供的信息，以及豆奶机正常工作时，满容量制作一次豆奶时，各时段豆奶状态与功率表，求：

XX豆浆机
产品型号：DN-168A	规格：220V 50Hz
主机重量：5.2kg	容量：1.6L
搅拌功率：220W	加热功率：800W
加热温度：120℃	最高压力：700kP

（1）豆奶机搅拌状态时的电流和加热状态时的电阻．
（2）满容量制作一次豆奶的过程中，第6min末，温度为70℃的半乳化豆奶，再加热2min豆奶全乳化．试计算在全乳化的2min内豆浆机的热效率．[豆奶的比热容1.24×10³J/（kg•℃）]（结果保留1位小数）
（3）每次制做豆奶，妈妈都要起得很早，妈妈说晚上家里“电量不足”费时间．请你运用所学的知识简述“电量不足”的含义．

“东菱豆奶机”满容量制作一次豆奶的各时段豆奶状态与功率对应数据
时段/min	1	2	3	4	5	6	7	8
豆奶状态	原料	原料	豆浆	豆浆	豆浆	半乳化	全乳化	全乳化
质量/kg	2.0	2.0	1.9	1.8	1.7	1.6	1.5	1.5
工作功率/W	800	800	220	800	800	220	800	800

10．小佳用打气筒给自行车轮胎打气后发现打气筒底部发热，该过程的原理类似柴油机的（　　）

11．LED灯是高效节能光源，它的核心元件是发光二极管，二极管是用半导体材料制成的．某商场为节约电能，将商场的300盏日光灯换成了LED灯，每盏灯的功率由原来的28W变成了13W，若这些灯每天工作10h，则一个月（按30天计算）可节省电能1350kW•h．

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