小益家的豆浆机铭牌和简化电路如图所示。豆浆机工作时加热器先加热,待水温达到64℃时温控开关闭合,电动机开始打磨...
问题详情:
小益家的豆浆机铭牌和简化电路如图所示。豆浆机工作时加热器先加热,待水温达到64℃时温控开关闭合,电动机开始打磨且加热器继续加热,直到产出豆浆成品,电源开关自动断开。小益用初温20℃,质量lkg的水和少量豆子制作豆浆,设电源电压为220V恒定不变,不计导线的电阻。求:
豆浆机铭牌 | |
最大容积 | 2L |
额定频率 | 50Hz |
额定电压 | 220V |
加热器功率 | 880W |
电动机功率 | 120W |
(1)从物理学的角度解释热气腾腾的豆浆散发出香味的原因:
(2)加热器单独工作时电路中的电流;
(3)质量为1kg的水从20℃加热到64℃需要吸收的热量[c水=4.2×103J/(kg•℃)];
(4)本次制作豆浆共计用了9min的时间。如果在温控开关闭合前加热器产生的热量70%被水吸收,且不计豆子吸收的热量。求本次制作豆浆共消耗的电能。
【回答】
(1)由于分子在永不停息的做无规则运动,并且温度越高,分子的运动越剧烈,所以豆浆分子快速进入到空气中;
(2)加热器单独工作时电路中的电流为4A;
(3)质量为1kg的水从20℃加热到64℃需要吸收的热量为1.848×105J;
(4)本次制作豆浆共消耗的电能为5.04×105J。
【分析】(1)分子在永不停息地做无规则运动;
(2)已知加热器的功率,根据P=UI的应用可求出加热器单独工作时电路中的电流;
(3)根据Q吸=cm(t﹣t0)求出水吸收的热量;
(4)先根据W=求出豆浆机的水温升到64℃加热器单独工作时消耗的电能,然后根据P=求出加热器单独工作时的时间,再利用W=Pt求出加热器和电动机消耗的电能,进一步求出本次制作豆浆共消耗的电能。
【解答】解:(1)由于分子在永不停息的做无规则运动,并且温度越高,分子的运动越剧烈,所以豆浆中的香分子快速进入到空气中;
(2)由P=UI可得,加热器单独工作时电路的电流:
I加===4A;
(3)水吸收的热量:
Q吸=c水m(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(64℃﹣20℃)=1.848×105J;
(4)豆浆机的水温升到64℃前只有加热器工作,加热器单独工作时消耗的电能:
W===2.64×105J,
由P=可得,加热器单独工作的时间:
t===300s=5min,
因此加热器和电动机同时工作的时间:t′=9min﹣5min=4min,
则加热器和电动机同时工作消耗的电能:
W′=P总t′=(880W+120W)×4×60s=2.4×105J,
本次制作豆浆共消耗的电能:
W总=W+W′=2.64×105J+2.4×105J=5.04×105J。
【点评】本题为电热综合题,考查了分子的无规则运动、吸热公式、效率公式、电功公式、电功率公式及其变形公式的应用,分析表中数据、从中得出相关数据是关键。
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知识点:电功率单元测试
题型:计算题
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