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5.如图所示为电热水器的简易示意图.电源电压为220V,R1、R2是加热电阻.闭合开关S,电热水器处于加热状态,此时电热水器的功率为1100W.开关S断开时,电热水器处于保温状态,此时电路中的电流为0.25A.[g取10N/kg,c=4.2×103J/(kg•℃)]
(1)小明在热水器的蓄水桶中装水至最高水位时,桶底受到水的压强多大?
(2)若桶中水的体积为10dm3,求这些水由18℃加热到98℃时,吸收的热量.
(3)电阻R1和R2的阻值各为多大?

分析 (1)知道装水至最高水位时的水深和水的密度,利用液体压强公式求桶底受到水的压强;
(2)利用密度公式求出水的质量,知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温,利用吸热公式求水吸收的热量;
(3)已知闭合开关S,电热水器处于加热状态,此时电热水器的功率为1100W,利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可求得R1的阻值.当S断开时,R1与R2串联,再利用欧姆定律计算公式可求出R2阻值.

解答 解:(1)装水至最高水位时:
h=25cm=0.25m,
桶底受到水的压强:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.25m=2500Pa;
(2)由$ρ=\frac{m}{V}$可得,水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×10×10-3m3=10kg,
水吸收的热量:
Q=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×10kg×(98℃-18℃)=3.36×106J.
(3)闭合开关S,R2被短路,根据题中数据可得电阻R1=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{加热}}$=$\frac{{(220V)}^{2}}{1100W}$=44Ω,
当S断开时,R1与R2串联,
此时电路中的总电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{0.25A}$=880Ω,
则R2=R-R1=880Ω-44Ω=836Ω.
答:(1)小明在热水器的蓄水桶中装水至最高水位时,桶底受到水的压强为2500Pa;
(2)若桶中水的体积为10dm3,这些水由18℃加热到98℃时,吸收的热量为3.36×106J;
(3)电阻R1和R2的阻值分别为44Ω、836Ω.

点评 本题考查了液体压强的计算、热量的计算、电功率的计算,是电学和热学的综合题,属于难题.

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产品型号BH-X22
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