如下表及图所示,是某电热饮水机说明书的一些数据和电路原理图,该饮水机有加热和保温两种工作状态(由机内的温控开关S0控制).饮水机正常工作时,求:
热水箱容量1L加热时功率555W额定电压220V保温时功率55W(1)当开关S闭合,开关S0断开时,饮水机的功率.
(2)R1的阻值.
(3)通过R2中的电流.
(4)该电热器加热的效率为80%,在一个标准气压下将满热水箱的水从20℃加热到沸腾所需要的时间.
网友回答
解:(1)由图可知,当开关S闭合,开关S0断开时,只有R2工作,
此时电路电功率较小,饮水机处于保温状态,
由表中数据可知,它的功率是55W.
(2)由并联电路特点可知,P1=P加热-P保温=555W-55W=500W,
∵P=,
∴电阻R1===96.8Ω;
(3)P2=P保温=55W,
∵P=UI,
∴通过R2的电流I2===0.25A;
(4)∵ρ=,
∴满箱水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×1×10-3m3=1kg,
在一标准大气压下,水的沸点是100℃,
水所需吸收热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J,
∵Q吸=ηQ,∴电热器放出的总热量:
Q===4.2×105J,
∵Q=W=P加热t,
∴加热所需时间:
t==≈756.8s;
答:(1)当开关S闭合,开关S0断开时,饮水机的功率是55W;
(2)电阻R1的阻值是96.8Ω;
(3)通过R2中的电流是0.25A.
(4)在一个标准气压下将满水箱的水从20℃加热到沸腾所需要的时间是756.8s.
解析分析:(1)当两开关都闭合时,两电阻并联;当开关S闭合,开关S0断开时,只有R2连入电路;
分析电路电阻的变化,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)已知电压和保温功率,由并联电路特点求出R1地方功率,然后根据R=求出电阻R1的阻值;
(3)已知电压和保温功率,由P=UI的变形公式求出通过电阻R2的阻值;
(4)由密度公式的变形公式m=ρV求出水箱中水的质量,根据Q=cm△t求出水吸收的热量,
利用效率公式求出电热器放出的总热量,再根据Q=W=Pt求出所需的加热时间.
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.