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(2014•东营)无内胆饮水机﹣﹣管线机的电路原理如图,电热丝R1、R0绕在出水管上,水经过出水管时被加热,通过改变“温、开水选择开关”的状态(“断开”或“闭合”),可以选择出温水或开水.该管线机的额定电压是220V,开水加热电功率是2200W,温水加热电功率是1100W.已知:电热丝R1、R0电阻不随温度变化,水的比热容c=4.2×103J/(kg•℃),水的密度ρ=1×103kg/m3,取g=10N/kg.问:
(1)“温、开水选择开关”的状态和出温水、开水的对应关系如何?
(2)饮水机正常工作,出开水时电热丝中的电流是多少?电热丝R0的电阻是多少?
(3)现在需要100℃的开水500mL,已知水的初温是20℃,水需要吸收多少热量?如果电能转化为水的内能的效率是80%,饮水机正常工作时,烧开这些水需要多少时间?
【回答】
解:(1)当开关S闭合时,只有电阻R0接入电路;由P=可知,此时饮水机处于加热状态;
当开关S断开时,电阻R1和R0串联接入电路,此时饮水机处于保温状态.
(2)根据题意可知,P加=2200W,由P=UI可知,饮水机出开水时电热丝中的电流:I===10A.
饮水机处于加热状态时,只有电阻R0接入电路,由P=可知,R0===22Ω,
(3)由ρ=可知,水的质量:m=ρV=1.0×103kg/m3×500×10﹣6m3=0.5kg;
水吸收的热量:Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×0.5kg×(100℃﹣20℃)=1.68×105J;
由η=可得,W===2.1×105J;
由W=Pt可知,t==≈95.45s.
答:(1)当开关S闭合时,只有电阻R0接入电路;此时饮水机处于加热状态;
当开关S断开时,电阻R1和R0串联接入电路,此时饮水机处于保温状态.
(2)饮水机正常工作,出开水时电热丝中的电流是10A;电热丝R0的电阻是22Ω;
(3)现在需要100℃的开水500mL,已知水的初温是20℃,水需要吸收了1.68×105J的热量;
如果电能转化为水的内能的效率是80%,饮水机正常工作时,烧开这些水需要的时间为95.45s.
知识点:电功率单元测试
题型:计算题
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