某种电热饮水机有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关S0自动控制),从它的说明书上收集到如下数据及图所示的简化电路原理图.求:[c水=4.2×103J/【kg?℃)】
热水箱容量1L额定电压220V加热功率1000W保温功率44W(1)当S闭合,S1断开时,饮水机处于______(填“加热”或“保温”)状态.
(2)求:①一满热水箱水的质量;②保温时的电流.
(3)求电阻R2的大小.
(4)将一满热水箱的水从20℃加热到80℃需要吸收多少热量?若加热效率为90%,需要加热多长时间?[c水=4.2×103J/(kg?℃),ρ水=1.0×103kg/m3].
网友回答
解:(1)由电路图可知,当S闭合,S1断开时,两电阻串联接入电路,此时电路电阻最大,电源电压U一定,由P=可知,饮水机功率较小,饮水机处于保温状态;当两开关都闭合时,只有电阻R2接入电路,此时电路电阻最小,电功率最大,饮水机处于加热状态.
(2)①∵ρ=,
∴一箱水的质量m=ρV=1×03kg/m3×1×10-3m3=1kg,
②由饮水机说明书可知,饮水机的保温功率P保温=44W,
∵P=UI,
∴饮水机保温时的电流I===0.2A;
(3)由电路图可知,两开关都闭合时,只有电阻R2接入电路,
此时饮水机处于加热状态,由饮水机说明书可知,
加热功率P加热=1000W,∵P=,
∴电阻R2的阻值R2===48.4Ω.
(3)水吸收的热量Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×1kg×(80℃-20℃)=2.52×105J,
∵Q吸=ηW=ηPt,
∴t===280s.
答:(1)当S闭合,S1断开时,饮水机处于保温状态.
(2)①一满热水箱水的质量是1kg;
②保温时的电流是0.2A.
(3)电阻R2的大小是48.4Ω.
(4)需要吸收热量2.52×105J,加热时间为280s.
解析分析:(1)根据公式P=可知,电源电压不变,当电路电阻变大时,电路消耗的电功率就小,就处于保温状态,当电路电阻变小时,电路消耗的电功率就大,就处于加热状态.
(2)已知水箱的体积和水的密度,由密度公式的变形公式m=ρV可求水的质量;已知保温时的功率,根据公式I=可求保温时的电流.
(3)由饮水机说明书找出加热功率,然后由电功率公式P=的变形公式求出电阻R2的大小.
(4)根据公式Q吸=cm△t可求吸收的热量,已知加热效率和加热时的功率,可求加热时间.
点评:本题考查质量、电流、吸收热量、时间等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是开关断开与闭合时电路的情况,要学会从题目所给信息中找到有用的数据.