开学时小明和同学去商店为班上购一台饮水机,售货员给他们一份××牌饮水机的宣传资料,其内容如图所示.工作电路如图所示,S0是温控开关,可以自动控制饮水机的加热和保温状态,R1和R2都是饮水机内的电热丝.(1L=10-3m3)
试问:(1)温控开关闭合时,饮水机处于加热还是保温状态?
(2)求:①一满热水箱水的质量;②保温时的电流?R2的阻值是多少?R1的阻值是多少?
(3)当饮水机将水从20℃加热到100℃,水需要吸收多少热量?若电热丝产生的热量全部被水吸收,电热丝的加热时间需要多少s?[c水=4.2×103J/(kg?℃)]
(4)根据计算结果,请你对上述宣传资料中有关“饮水机的优点”的内容作出客观评价?
网友回答
解:
(1)S0断开时,饮水机的功率为P1=;S0闭合时,饮水机的功率为P2=,
∵R1和R2的并联,
∴R总<R2,
∴P1<P2,则温控开关S0闭合时处于加热状态;
(2)①水的质量:
m=ρV=1×103kg/m3×2.2×10-3m3=2.2kg;
②保温时的电流:
I===0.2A,
保温时的电阻:
R2===1100Ω;
加热时的电阻:
R并===88Ω;
∴R1==≈95.7Ω;
(3)水烧开需要吸收热量:
Q=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×2.2kg×(100℃-20℃)=7.392×105J,
需要加热时间为t====1344s=22.4min;
(4)经计算,即使该饮水机的热效率为100%,也不可能在3分钟内将一箱水烧开,其省时的说法没有科学依据,建议消费者在购买产品时不能轻易相信宣传资料.
答:(1)温控开关闭合时饮水机处于加热状态;
(2)一满热水箱水的质量为22kg;②保温时的电流为0.2A;R2的阻值是1100Ω;R1的阻值是95.7Ω;
(3)烧开水需要吸收7.392×106J;加热时间为1.344×104s;
(4)经计算,即使该饮水机的热效率为100%,也不可能在3分钟内将一箱水烧开,其省时的说法没有科学依据,建议消费者在购买产品时不能轻易相信宣传资料.
解析分析:(1)温控开关S0断开时,只有R2连入电路,分析电路电阻的大小,根据电功率公式分析电路功率大小可知饮水机处于哪种工作状态;(2)①由表可知热水箱的容积(水的体积),利用密度公式求一满热水箱水的质量;②保温功率和电压,根据P=UI计算保温时的电流,利用R=求出电阻R2的阻值;利用加热功率求R并,再利用并联特点求电阻R1;(3)求出了水的质量、知道水的初温和末温、水的比热容,根据Q=cm△t求出水吸收的热量,电热丝产生的热量全部被水吸收,根据t==求出加热时间;(4)通过以上的计算分析宣传资料中有关饮水机的优点并作出客观评价.
点评:本题考查了并联电阻特点和电功率公式的应用,以及电阻、质量、吸热、加热时间的计算,关键是公式的灵活运用,计算过程中还要注意单位的换算.