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14.小芳家有個電熱水器,說明書上有工作原理示意圖(如圖甲)該熱水器有“加熱”和“保溫”兩檔,試求:

(1)該電路處于加熱檔時,總功率為1100W,A、B指示燈電阻很小可忽略不計(jì),將電熱水器內(nèi)2L水從25℃加熱到100℃用時100min,則此電熱水器的加熱效率是多少?
(計(jì)算結(jié)果保留到1%,C=4.2×103J/(kg•℃),ρ=1.0×103kg/m3
(2)若R1和R2的阻值不隨溫度的變化,處于保溫檔時,R1的功率是44W,求電阻R2的阻值.
(3)某次實(shí)際工作時,小芳關(guān)閉家中其他電器,單獨(dú)讓電熱水器工作,在圖乙所示的電能表上,發(fā)現(xiàn)2min電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了42轉(zhuǎn),此時電熱水器的實(shí)際功率是多少?

分析 (1)根據(jù)水的體積求得水的質(zhì)量,利用Q=cm△t求得水吸收的熱量,利用P=Wt求得消耗電能,再利用η=QW可求得此電熱水器的加熱效率;
(2)由圖可知,電路處于加熱擋時,只有R1接入電路,根據(jù)P=U2R可求得R1的電阻,當(dāng)處于保溫檔時,R1與R2串聯(lián),根據(jù)P=U2R可求得R1兩端電壓,
然后根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求得R2兩端電壓,利用P=UI可求得電路中的電流,串聯(lián)電路中電流處處相等,根據(jù)I=UR可求得電阻R2的阻值.
(3)已知電能表每消耗1kW•h的電能,轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)1200R,可求轉(zhuǎn)過42R消耗的電能,根據(jù)公式P=Wt求出這個電熱水器的實(shí)際功率;

解答 解:
(1)水的體積V=2L=2×10-3m3,
由ρ=mV可得,水的質(zhì)量:m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg,
水吸收的熱量:Q=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(100℃-25℃)=6.3×105J;
由P=Wt可得,消耗電能:W=Pt=1100W×10×60s=6.6×105J,
電熱水器的加熱效率:η=QW×100%=6.3×105J6.6×105J×100%≈95%;
(2)由圖可知,電路處于加熱擋時,只有R1接入電路,
由P=U2R可得,電阻R1的阻值:
R1=U2P=220V21100W=44Ω,
當(dāng)處于保溫檔時,R1與R2串聯(lián),
則由P=U2R可得,R1兩端電壓:U1=P1R1=\sqrt{44W×44Ω}=44V,
電路中的電流:I2=I1=\frac{U}{{R}_{1}}=\frac{44V}{44Ω}=1A,
R2兩端電壓:U2=U-U1=220V-44V=176V,
由I=\frac{U}{R}可得,電阻R2的阻值:R2=\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}=\frac{176V}{1A}=176Ω;
(3)2min電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了42轉(zhuǎn),此時電熱水器消耗的電能:
W′=\frac{42r}{1200r/kW•h}=\frac{7}{200}kW•h=\frac{7}{200}×3.6×106J=1.26×105J,
此時電熱水器的實(shí)際功率:
P′=\frac{W′}{t}=\frac{1.26×1{0}^{5}J}{2×60s}=1050W.
答:(1)此電熱水器的加熱效率是95%;
(2)電阻R2的阻值為176Ω.
(3)某此時電熱水器的實(shí)際功率為1050W.

點(diǎn)評 本題考查了電功率公式和電功公式以及電阻串聯(lián)的應(yīng)用,關(guān)鍵是電熱水器不同檔位時電路連接方式的判斷和明白電能表參數(shù)的含義.

練習(xí)冊系列答案
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5.夏天,人們走出空調(diào)房后通常感覺到皮膚濕熱,這是因?yàn)樗魵猓ㄌ睢翱諝狻被颉八魵狻保┯隼湟夯艧幔ㄌ睢拔鼰帷被颉胺艧帷保┑木壒剩?/div>

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