随着城市化建设的发展,许多家庭都住进了高楼大厦,小丽家住进新楼后,为了淋浴的方便,购置了一款某型号的电热水器(其铭牌见下表),安装在卫生间的墙上.小丽在使用过程中发现

发布时间:2020-08-06 17:43:54

随着城市化建设的发展,许多家庭都住进了高楼大厦,小丽家住进新楼后,为了淋浴的方便,购置了一款某型号的电热水器(其铭牌见下表),安装在卫生间的墙上.小丽在使用过程中发现:
(1)注满水的电热水器,在额定电压下连续加热40min,热水器上的温度示数由22℃上升到46.2℃.已知水的比热容为4.2×103J/(kg.℃),水的密度为1.0×103kg/m3,求此过程中电热水器的热效率.
(2)该热水器在某时间段使用时,20min内产生的热量为2.4×106J,求通过电热水器的电流和它工作的实际电压.
(3)防电墙技术就是在电热水器内部形成永久性电阻,电热水器经防电墙处理后,使人体承受的电压不高于20V,保证异常漏电情况下,接触热水器的人的安全.如图所示,若人体的最大电阻为20MΩ,试求防电墙的电阻.
某型号电热水器额定电压/V220额定电功率/W2420容积/dm350商品特征:安全防电墙、防水、防尘、防潮

网友回答

解:(1)根据ρ=可得,水箱中水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×50×10-3m3=50kg,
水箱中的水吸收的热量:
?Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×50kg×(46.2℃-22℃)=5.082×106J,
水箱中的水在额定电压下连续加热40min消耗的电能:
W=Pt=2420W×40×60s=5.808×106J,
电热水器加热时的热效率:
η=×100%=×100%=87.5%;
(2)根据P=可得,电热水器的电阻:
R===20Ω,
根据Q=I2Rt可得,通过热水器的电流:
I===10A,
根据欧姆定律可得,工作的实际电压:
U=IR=10A×20Ω=200V;
(3)在异常漏电的情况下,人体与防电墙串联,
∵串联电路中总电压等于各分电压之和,
∴防电墙的电压:
U墙=U-U人=220V-20V=200V,
∵串联电路中各处的电流相等,
∴=,即=,
解得:R墙=20MΩ.????
答:(1)此过程中电热水器的热效率为87.5%;
(2)通过电热水器的电流为10A,它工作的实际电压为200V;
(3)防电墙的电阻为200MΩ.
解析分析:(1)根据密度公式求出水箱中水的质量,根据Q吸=cm(t-t0)求出水吸收的热量,额定电压下电热水器加热时的功率和额定功率相等,根据W=Pt求出消耗的电能,利用η=×100%求出此过程中电热水器的热效率;
(2)根据P=求出电热水器的电阻,再根据焦耳定律求出通过热水器的电流,利用欧姆定律求出工作的实际电压;
(3)在异常漏电的情况下,人体与防电墙串联,根据串联电路的电压特点求出防电墙的电压,利用串联电路的电流特点建立等式即可求出防电墙的电阻.

点评:本题考查了电功和热量的综合计算,涉及到密度公式、吸热公式、电功公式、效率公式、焦耳定律和欧姆定律以及串联电路特点的应用,综合性强,难度较大.
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