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精英家教网黄冈牌电热水器的简化电路如图所示,A为自动温控开关,当水的温度达到设定温度时自动断开电路;低于设定温度时,自动接通电路.S是热水器的功率选择开关,可选择高低两种加热功率,R1、R2都是发热电阻器.主要技术指标如下表:
额定电压(V) 220 发热电阻器类型 电热管
输入功率一档(W) 2200 输入功率二档(W) 1500
温度范围(℃) 20-78 容积(L) 20
已知电热水器的加热效率为96%.水的比热容为4.2×103J/(kg?℃),求:
(1)把一箱水升高30℃时,水吸收的热量;
(2)当S拨至1时,电路中的电流;
(3)当S拨至2时,要把一箱水从20℃升高到50℃需要的时间.
分析:(1)知道水箱所装水的体积,利用密度公式求水的质量,又知道水的比热容、水的初温和末温,利用吸热公式Q=cm△t求水吸收的热量;
(2)当S拨到1时,电路中只有R1,由P=
U2
R
可知此时电功率较大为2200W,利用P=UI求电路中的电流;
(3)当S拨至2时,两个电阻串联,由P=
U2
R
可知此时电功率小为1500W;(1)中求出了一箱水从20℃升高到50℃(升高30℃)吸收的热量,知道电热水器的加热效率为96%,则有Q=W×96%,求出消耗的电能,再利用P=
W
t
求加热时间.
解答:解:(1)由铭牌可知,水的体积:
v=20L=20×10-3m3
水的质量:
m=ρv=1×103kg/m3×20×10-3m3=20kg,
水吸收的热量:
Q=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×20kg×30℃=2.52×106J;
(2)当S拨到1时,P1=2200W,
∵P=UI,
∴I1=
P1
U
=
2200W
220V
=10A,
(3)当S拨到2时,P2=1500W
η=
Q
P2t

∴加热时间:t=
Q
P2η
=
2.52×106J
1500W×0.96
=1750s.
答:(1)把一箱水升高30℃时,水吸收的热量为2.52×106J;
(2)当S拨至1时,电路中的电流为10A;
(3)当S拨至2时,要把一箱水从20℃升高到50℃需要的时间为1750s.
点评:本题考查了学生对密度公式、吸热公式、电功率的公式、效率公式的掌握和运用,是一道电学与热学的综合应用题.与生活实际相联系,属于中考常见题型.
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