如图甲是某品牌电饭锅的电路原理图,R1、R2是安装在同一发热盘中的发热电阻丝,L1、L2为指示灯,S2是温控开关,当锅内温度达到103℃时S2自动跳转.红灯亮、绿灯灭

发布时间:2020-07-29 12:31:13

如图甲是某品牌电饭锅的电路原理图,R1、R2是安装在同一发热盘中的发热电阻丝,L1、L2为指示灯,S2是温控开关,当锅内温度达到103℃时S2自动跳转.红灯亮、绿灯灭,表示正在加热;绿灯亮、红灯灭,表示电饭锅处于保温状态.R3、R4电阻都很大,在以下计算中可近似地将其看成开路;L1、L2、R3、R4耗电功率很小,可以忽略不计,电路原理图可近似等效成乙图.
一用户观察发现,该电饭锅铭牌标有“220V?加热功率1000w”,在家中其它用电器都断开的情况下,用其加热2kg、20℃的水时,标有“2000imp/kw?h”的电能表指示灯一分钟闪烁了30次.已知水的比热容c=4.2×103J/(kg?℃),1kw?h=3.6×106J,不考虑电阻R1、R2阻值随温度的变化.
请根据以上信息解答以下问题:
①将这些水在1标准大气压下烧开,水吸收了多少热量?
②加热过程中电饭锅的实际功率是多大?
③如果电饭锅消耗的电能有80%被水吸收,烧开这些水用了多少时间?
④测得电饭锅保温时的功率是加热时功率的,则R1、R2之比是多少?

网友回答

解:(1)1标准大气压下烧开水时吸收的热量为:
Q=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J;
(2)电饭锅1分钟消耗的电能为:
W=×3.6×106J=5.4×104J,
加热过程中电饭锅的实际功率为:
P实===900W;
(3)∵η==80%,
∴W总===8.4×105J,
∵W=Pt,
∴t==≈933s≈15.6min;
(4)(方法一)当S1、S2闭合,电饭锅处于加热状态,R1与R2并联,
∵=+,
∴R=,
∴P加热=,
当S1闭合、S2断开,电饭锅处于保温状态,只有R1工作,
∴P保温=,
∵P保温=P加热
∴=×,
∴R1=10R,
∴R1=10×,
∴=;
(方法二)保温时S1闭合、S2断开,只有R1工作,功率P1;加热时S1、S2闭合,R1、R2并联,R1功率仍为P1、R2功率P2.?
∴=,
∴=,
又P=,R1、R2电压相等,
∴==.
答:(1)将这些水在1标准大气压下烧开水吸收的热量为6.72×105J;
(2)加热过程中电饭锅的实际功率为900W;
(3)如果电饭锅消耗的电能有80%被水吸收烧开这些水用的时间为15.6min;
(4)R1、R2之比为9:1.
解析分析:(1)根据Q=cm△t求出将这些水在1标准大气压下烧开时吸收的热量;(2)先求出电饭锅1分钟消耗的电能,再根据P=求出加热过程中电饭锅的实际功率;(3)根据热效率公式求出电流做的总功,再根据t=求出烧开这些水用的时间;(4)由等效电路图可知,当S1、S2闭合,电饭锅处于加热状态,电阻R1、R2并联;当S1闭合、S2断开,电饭锅处于保温状态,只有R1工作;方法一、先根据并联电路的电阻特点求出总电阻,再根据P=表示出总功率,再根据保温时的功率表示出此时的电阻R1,从而求出两电阻之间的关系;方法二、根据并联电路的功率关系求出两电阻之间的功率关系,再根据并联电路的电压特点和P=求出两电阻之间的关系.

点评:本题考查了热量、电功、电功率、吸热效率、并联电路的特点和电功率的计算,涉及到热学和电学部分的知识点多,综合性强、易错、属于难题.
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