下面的图表是从某台电热饮水机的说明书上收集到的信息,该电热饮水机有加热和保温两种工作状态,内部电路如图所示,请解答下列有关问题.热水箱容量V2L额定电压U220V加热

发布时间:2020-08-08 12:43:31

下面的图表是从某台电热饮水机的说明书上收集到的信息,该电热饮水机有加热和保温两种工作状态,内部电路如图所示,请解答下列有关问题.
热水箱容量V2L额定电压U220V加热时的功率P1400W保温时的功率P240W(1)当饮水机处在加热状态时,开关S闭合,S0应______?(填“闭合”或“断开”)
(2)电热饮水机在保温状态下正常工作时的电流为多少(计算结果保留两位小数)?保温两小时消耗的电能为多少?
(3)加热前热水箱中的水温为20℃,加热到60℃需要多长时间(假设消耗的电能全部转化为水的内能)
(4)电阻R1与R2的阻值分别为多大(计算结果保留两位小数)?

网友回答

解:(1)当开关S0闭合时R1与R2并联,当开关S0断开后电路为R2的简单电路;
∵电阻越并越小、小于任何一个分电阻,
∴根据P=可知,开关S0闭合时,电路中的电阻最小,电功率最大,饮水机处于加热状态;
(2)电热饮水机在保温状态下正常工作时功率为40W,电压为220V,
根据P=UI可得,此时电路中的电流:
I==≈0.18A,
保温两小时消耗的电能:
W=P保温t=40W×2×3600s=2.88×105J;
(3)根据ρ=可得,满箱水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg,
水所需吸收热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×2kg×(60℃-20℃)=3.36×105J,
∵消耗的电能全部转化为水的内能,
根据Q=W=Pt可得,加热所需时间:
t===≈763.64s;
(4)保温时电路为R2的简单电路,根据P=可得:
R2===1210Ω,
加热时两电阻并联,R1消耗的电功率:
P1=P加热-P保温=440W-40W=400W,
则R1===121Ω.
答:(1)闭合;
(2)电热饮水机在保温状态下正常工作时的电流约为0.18A,保温两小时消耗的电能为2.88×105J;
(3)加热前热水箱中的水温为20℃,加热到60℃需要763.64s;
(4)电阻R1与R2的阻值分别为121Ω、1210Ω.
解析分析:(1)分析开关S0断开前后电路电阻的变化,根据P=分析电路功率大小可知饮水机处于哪种工作状态;
(2)电热饮水机在保温状态下正常工作时的电压和额定电压相等,根据P=UI求出电流,根据W=Pt求出保温两小时消耗的电能;
(3)根据m=ρV求出水箱中水的质量,根据Q=cm△t求出水吸收的热量,根据消耗的电能全部转化为水的内能可知消耗的电能,再根据Q=W=Pt求出所需的加热时间;
(4)保温时电路为R2的简单电路,根据P=求出R2的阻值;加热时两电阻并联,加热功率减去保温公式即为R1消耗的电功率,再根据P=求出R1的阻值.

点评:本题为电学和热学的综合计算题,考查了学生对热量公式、电功率公式的掌握和运用,涉及到电路动态分析、从铭牌搜集有用信息,属于难题.
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