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今年,西宁市夺取了脱贫攻坚的全面胜利,农村家庭电器化普及程度越来越高。小明家电热饮水机的简化电路图如图所示,它有加热和保温两种工作状态,当S2断开时,饮水机处于保温状态。R1和R2均为用来加热且阻值不变的电热丝,饮水机部分参数如表所示。
额定电压 | 220V | |
额定功率 | 加热功率 | 2000W |
保温功率 | 400W | |
容量 | 2.5L |
(1)饮水机在加热状态下正常工作,将2kg的水从20℃加热至100℃,水吸收的热量是多少?(水的比热容c=4.2×103J/(kg•℃))
(2)在(1)问加热情况下,饮水机正常工作了420s,消耗了多少电能?加热效率是多少?
(3)电热丝R2的阻值是多少?
【回答】
(1)饮水机在加热状态下正常工作,将2kg的水从20℃加热至100℃,水吸收的热量是6.72×105J;
(2)在(1)问加热情况下,饮水机正常工作了420s,消耗了8.4×105J的电能,加热效率是80%;
(3)电热丝R2的阻值是30.25Ω。
【分析】(1)知道水的质量和初温、末温以及比热容,根据Q吸=cm(t﹣t0)求出水吸收的热量;
(2)根据W=Pt求出消耗的电能,利用η=×100%求出电热水器加热的效率;
(3)当只闭合S1时,只有R1工作,饮水机处于保温状态,当S1、S2同时闭合时,两电阻并联,饮水机处于加热状态,
加热时的功率减去保温时的功率即为R2的电功率,由P=UI=算出电阻R2的阻值。
【解答】解:(1)水吸收的热量:
Q吸=cm( t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(100℃﹣20℃)=6.72×105J,
(2)由P=可得,
消耗的电能为:
W=P加热t=2000W×420s=8.4×105J,
饮水机加热的效率为:
η=×100%=×100%=80%;
(3)当只闭合S1时,只有R1工作,饮水机处于保温状态,
当S1、S2同时闭合时,两电阻并联,饮水机处于加热状态,
因电路的总功率等于电阻功率之和,
所以,R2的电功率:
P2=P加热﹣P保温=2000W﹣400W=1600W,
由P=UI=可得,
电阻R2的阻值:
R2===30.25Ω。
【点评】本题考查了电功率公式和吸热公式、电功公式、效率公式的应用,从题目所给信息中找到有用的数据是关键。
知识点:电功率单元测试
题型:计算题
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