如表及图所示,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).求:
水的质量1kg加热时功率500W额定电压220V保温时功率50W(1)当开关S闭合,开关S0断开时,饮水机的功率为______W.
(2)R2的阻值.
(3)若在用电高峰时,该电热器两端的实际电压只有198V,加热的效率为90%,将满热水箱的水从20℃加热到95℃需要多长时间?(C水=4.2×103J/kg?℃)
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断开时,电路中的电阻最大,电功率最小,饮水机处于保温状态,
由表格中数据可知,饮水机的功率为50W;
(2)断开时,饮水机处于保温状态,且P温=50W,
由P=得:R2===968Ω;
(3)加热时,饮水机的总电阻:
R===96.8Ω,
该电热器两端的实际电压只有198V时的实际功率:
P加热′===405W,
水所需吸收热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×1kg×(95℃-20℃)=3.15×105J,
电热器放出的总热量:
Q总===3.5×105J,
根据Q=W=Pt可得,加热所需时间:
t===≈864.2s.
答:(1)50;
(2)R2的阻值为968Ω;
(3)需要的加热时间约为864.2s.
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,然后根据表格数据得出对应的功率;
(2)S0断开时,饮水机处于保温状态,知道保温功率,根据P=求出电阻R2的阻值;
(3)知道加热功率和额定电压,根据P=求出电路中的总电阻,再根据P=求出该电热器两端的实际电压只有198V时的实际加热功率,根据Q=cm(t-t0)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、效率公式、电功公式的掌握和运用,涉及到电路动态分析、从铭牌搜集有用信息,属于难题.