小明一家人有使用饮水机饮水的习惯,家中使用的饮水机的铭牌如图1所示,图2是该类型饮水机的工作电路原理图,图中R1、R2是发热电阻,S1是自动控制开关,S2是电源开关.

发布时间:2020-08-06 21:23:29

小明一家人有使用饮水机饮水的习惯,家中使用的饮水机的铭牌如图1所示,图2是该类型饮水机的工作电路原理图,图中R1、R2是发热电阻,S1是自动控制开关,S2是电源开关.

(1)请你说明开关S1、S2的通、断情况与饮水机工作状态(加热、保温)的关系,并计算电路中R1的电阻.
(2)小明家饮水机平均每天通电6h,加热和保温时间之比是1:5,那么饮水机每天加热消耗的电能大约是多少kW?h?饮水机每天保温消耗的电能大约是多少kW?h?
(3)饮水机每天消耗的电能如果全部被30kg的水吸收,能使20℃的水温度升高多少?
(4)小明家日饮水量约为5L.市场上纯净水的价格为6元/每桶(每桶水的容量为50L),电价为0.5元/度,则小明家每月(按30天计)在饮水上的消费约为多少元?

网友回答

解:(1)由电路图可知,开关S2断开时,饮水机停止工作;
开关S2闭合,S1断开时,两电阻串联接入电路,电路电阻较大,由电功率公式P=可知,此时功率越小,饮水机处于保温状态;
开关S1闭合时,电阻R2被短路,只有电阻R1接入电路,电路电阻较小,由电功率公式P=可知,此时电功率越大,饮水机处于加热状态;
∵P=,
∴电阻R1的阻值R1===96.8Ω;
(2)饮水机平均每天通电6h,加热和保温时间之比是1:5,则
t加热=1h,t保温=5h,
饮水机每天加热消耗的电能大约是:
W加热=P加热t加热=500×10-3kW×1h=0.5kW?h,
饮水机每天保温消耗的电能大约是:
W保温=P保温t保温=10×10-3kW×5h=0.05kW?h;
(3)∵饮水机每天消耗的电能如果全部被30kg的水吸收,
∴水吸收的热量:
Q=W加热+W保温=0.5kW?h+0.05kW?h=0.55kW?h=1.98×106J,
根据Q=cm△t可得,水温度升高的值:
△t==≈15.7℃;
(4)小明家每月消耗水的体积:
V=30×5L=150L,
需要的水费:
×6元=18元,
小明家每月消耗的电能:
W=30×0.55kW?h=16.5kW?h=16.5度,
需要的电能:
16.5度×0.5元/度=8.25元,
小明家每月在饮水上的消费约为:
18元+8.25元=26.25元.
答:(1)开关S2闭合、S1断开时饮水机处于保温状态,开关S2闭合、S1闭合时饮水机处于加热状态,电阻R1的阻值是96.8Ω;
(2)饮水机每天加热消耗的电能大约是0.5kW?h,饮水机每天保温消耗的电能大约是0.05kW?h;
(3)饮水机每天消耗的电能如果全部被30kg的水吸收,能使20℃的水温度升高15.7℃;
(4)小明家每月(按30天计)在饮水上的消费约为26.25元.
解析分析:(1)分析电路结构,电源电压一定,由电功率公式P=判断开关S1、S2的通、断时,饮水机处于什么状态;由电功率公式P=的变形公式求出电阻R1的阻值;
(2)根据题意得出加热时间的保温时间,根据W=Pt求出两种情况下消耗的电能;
(3)饮水机每天消耗的电能如果全部被30kg的水吸收,根据Q=cm△t求出水温度升高的值;
(4)根据题意求出每月消耗水的体积,进一步求出水费,根据W=Pt求出每月消耗的电能,进一步求出电费,两者之和即为在饮水上的消费.

点评:本题考查了电功与热量的综合计算,涉及到电功率公式、电功公式、吸热公式的应用,利用题干中所给的条件是关键.
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