题目内容
【题目】图甲是一款紫砂电饭锅,图乙是其简化电路图,部分参数如表所示,R1、R2是电热丝,已知R1的阻值为55Ω.求:
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额定电压 | 220V | |
电功率 | 高温档 | 1320W |
中温档 | 880W | |
低温档 | 440W | |
(1)将锅内1L的水从20℃加热到70℃,水吸收的热量。(c水=4.2×103J/(kg℃),ρ水=1.0×103kg/m3)
(2)电热丝R2的阻值。
(3)若不计热量损失,将2.2kg的粥用高温档加热5min,粥升高的温度。(取c粥=4.0×103J/(kg℃))
【答案】(1)2.1×105J;(2)110Ω;(3)45℃。
【解析】
(1)根据密度的公式求出水的质量,然后根据Q吸水=c水m水(t-t0)求出水吸收的热量;
(2)根据电功率的公式求出电热丝R1的电功率,结合表格数据可知,只闭合S1时,电路为R1的简单电路,电饭锅处于中温档;根据电功率的公式可知,当S1、S2都闭合时,电热丝R1、R2并联,电饭锅处于高温档,只闭合S2时,电路为R2的简单电路,电饭锅处于低温档,利用电功率的公式求出电热丝R2的阻值;
(3)根据W=Pt求出电饭锅高温档加热消耗的电能,由题意知,粥吸收的热量Q吸=W,然后根据Q吸=cm△t求出粥升高的温度。
(1)根据题意知道,1升水的体积是:V水 =1L=1dm3 =1×10-3 m3 ,
1升水的质量是:m水=ρ水V水 =1.0×103 kg/m3 ×1×10-3 m3 =1kg,
从20℃加热到70℃水吸收的热量:Q吸水 =c水 m水(t-t0 )=4.2×103 J/(kg℃)×1kg×(70℃-20℃)=2.1×105 J;
(2)根据题意知道,只闭合S1时,电路为R1的简单电路,此时电热丝R1 的电功率是:
,由表格数据知道,880W是中温档的电功率,由此说明,当S1、S2 都闭合时,电热丝R1、R2并联,电路总电阻最小,根据P=U2/R知道,电功率最大,电饭锅处于高温档,即功率是:P=1320W,当只闭合S2 时,电路为R2 的简单电路,电饭锅处于低温档,功率是P2 =440W,电热丝R2 的阻值是:
;
(3)当加热时间是t=5min=300s时,电饭锅高温档加热消耗的电能是:W=Pt=1320W×300s=3.96×105 J,
根据题意知道,粥吸收的热量是:Q吸=W=3.96×105 J,
由Q吸=cm△t知道,粥升高的温度是:
。