電熱飲水機有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)(由機內(nèi)溫控開關S0自動控制),從說明書上收集到如下表的參數(shù)和如圖所示的電路原理圖.求:
熱水箱容積 2L
額定電壓 220V
加熱時功率 440W
保溫時功率 40W
(1)求該飲水機保溫時,R2的阻值.
(2)若將水箱內(nèi)裝滿20℃的水,需要工作25min才能加熱到75℃.求加熱過程中該電熱飲水機的加熱效率.(c=4.2×103J/(kg?℃))
分析:(1)分析開關S0斷開前后電路電阻的變化,根據(jù)P=
U2
R
分析電路功率大小可知飲水機處于哪種工作狀態(tài),再根據(jù)電功率公式求出R2的阻值;
(2)先根據(jù)m=ρV求出水箱內(nèi)水的質量,根據(jù)Q=cm△t求出水吸收的熱量,根據(jù)W=Pt求出電流做的功,利用η=
Q
W
×100%求出該電熱飲水機的加熱效率.
解答:解:(1)當開關S0閉合時R1與R2并聯(lián),當開關S0斷開后電路為R2的簡單電路;
∵電阻越并越小、小于任何一個分電阻,
∴根據(jù)P=
U2
R
可知,開關S0斷開時,電路中的電阻最大,電功率最小,飲水機處于保溫狀態(tài),
則R2=
U2
P保溫
=
(220V)2
40W
=1210Ω;
(2)水箱中的水質量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg,
水吸收的熱量:
Q=cm(t2-t1)=4.2×103J/(kg?℃)×2kg×(75℃-20℃)=4.62×105J,
電流做的功:
W=Pt=440W×25×60s=6.6×105J,
∵該電路是純電阻電路,
∴Q=W,
飲水機的加熱效率:
η=
Q
W
×100%=
4.62×105J
6.6×105J
×100%=70%.
答:(1)電阻R2的阻值1210Ω;
(2)加熱過程中該電熱飲水機的加熱效率為70%.
點評:本題考查質量、電阻、電功、吸收熱量、效率的計算,關鍵是公式及其變形的靈活運用,難點利用電功率的公式結合電路圖對飲水機狀態(tài)的判斷.
練習冊系列答案
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(1)溫控開關S0在何種狀態(tài)(斷開或閉合)時,飲水機處在保溫狀態(tài)?這時飲水機的電功率是多少?
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(2013?德城區(qū)二模)電熱飲水機有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)(由機內(nèi)溫控開關S0自動控制〕,從說明書上收集到如下數(shù)據(jù)及如圖所示的電路原理圖,當溫控開關S0斷開時,飲水機處于
保溫
保溫
(保溫/加熱)工作狀態(tài);電阻R1的阻值為
121
121
Ω.
額定電壓 220V
加熱功率 440W
保溫功率 40W

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某種電熱飲水機有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)(由機內(nèi)溫控開關S0自動控制),從它的說明書上收集到如下數(shù)據(jù)及圖所示的簡化電路原理圖.求:[c=4.2×103J/【kg?℃)】
熱水箱容量 1L
額定電壓 220V
加熱功率 1000W
保溫功率 44W
(1)當S閉合,S1斷開時,飲水機處于
保溫
保溫
(填“加熱”或“保溫”)狀態(tài).
(2)求:①一滿熱水箱水的質量;②保溫時的電流.
(3)求電阻R2的大。
(4)將一滿熱水箱的水從20℃加熱到80℃需要吸收多少熱量?若加熱效率為90%,需要加熱多長時間?[c=4.2×103J/(kg?℃),ρ=1.0×103kg/m3].

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熱水箱容量 1L
額定電壓 220V
加熱功率 1000W
保溫功率 44W
(1)當S閉合,S0斷開時,飲水機處于
保溫
保溫
(填“加熱”或“保溫”)狀態(tài).
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(2)請分析說明溫控開關S0斷開時,飲水機處于哪種工作狀態(tài)?
(3)求電阻R2的阻值.
(4)求電熱飲水機在加熱狀態(tài)下的工作電流.

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