Question

【題目】圖甲是芳芳家某型號(hào)電熱加濕器的原理圖，下表為其部分技術(shù)參數(shù)。R1、R2為發(fā)熱電阻，不考慮溫度對(duì)電阻的影響，且R2=3R1，S為旋轉(zhuǎn)型開關(guān)，1、2、3、4為觸點(diǎn)，通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)S可實(shí)現(xiàn)“關(guān)”“低檔”“高檔”之間的切換（低檔為小功率加熱，高檔為大功率加熱）。

（1）求加濕器處于低擋位置時(shí)的發(fā)熱功率；

（2）某次使用加溫器工作時(shí)，加濕器注水倉中加注冷水已達(dá)到最大注水量。如圖乙所示是該次使用加濕器工作30min的圖象，請(qǐng)計(jì)算加濕器在高檔正常工作時(shí)消耗的電能。如果電阻R1在此次高檔加熱時(shí)產(chǎn)生的熱量全部被水吸收，可以使注水倉中冷水的溫度升高多少℃？〔計(jì)算結(jié)果保留整數(shù)，水的比熱容為4.2×103J/（kg℃））

（3）一天，芳芳斷開家中其他所有用電器，只接通加濕器在低擋加熱，發(fā)現(xiàn)家中如圖丙所示的電能表的轉(zhuǎn)盤在5min內(nèi)轉(zhuǎn)了27圈，求此時(shí)電阻R2的實(shí)際加熱功率是多少？

Answer 1

【答案】（1）100W；（2）2.4×105J， 19℃；（3）60.75W。

【解析】

（1）由圖1知，開關(guān)S接“1、2”時(shí)電路斷路為關(guān)；“2、3”時(shí)兩電阻串聯(lián)，接“3、4”時(shí)只有R1接入電路，電源電壓一定，由P＝可知，接“2、3”時(shí)電阻最大，為低檔，接“3、4”時(shí)電阻最小，為高檔；由圖丙知，高檔功率：P高＝400W，由P＝可得R1的阻值：R1＝＝121Ω；由題知，R2＝3R1，低檔發(fā)熱功率：P低＝＝100W（2）由圖2知，工作30min時(shí)，其中高檔10min，所以加濕器高檔消耗的電能：W＝W高＝P高t高＝400W×10×60s＝2.4×105J．如果電阻R1在此次高檔加熱時(shí)產(chǎn)生的熱量全部被水吸收，即Q吸＝W＝2.4×105J。由Q＝cm△t可得，水升高的溫度：△t＝ ＝ ≈19℃；（3）電能表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過27r時(shí)，加濕器在5分鐘消耗的電能：W′＝ kWh ＝0.00675kWh，加濕器在低擋加熱的實(shí)際功率：P′＝＝ ＝0.081kW＝81W。加濕器在低擋加熱，此時(shí)兩電阻串聯(lián)，則R總＝R1R2＝R13R1＝4R1＝4×121Ω＝484Ω，由P＝I2R可得，此時(shí)電路的實(shí)際電流：I實(shí)際＝ ＝ ＝ A，R2的阻值：R2＝3R1＝3×121Ω＝363Ω，此時(shí)電阻R2的實(shí)際加熱功率：P2＝I實(shí)際2R2＝( A)2×363Ω＝60.75W。