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精英家教网图甲是即热式电热水龙头,图乙是它的原理图,通过旋转手柄带动开关S在A、B、C之间接通对应的电路,从而实现在冷水、温水、热水之间切换.水流经电热丝时,被加热后流出.右表是它的相关技术参数.
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(1)跟燃气热水器相比,请说出它的两条优点或缺点.
(2)当它放热水时,开关S应该处于图乙A、B、C中的哪个位置?请说明理由.
(3)求电热丝R2的阻值.
(4)如果进水口的水温是4℃,龙头正常出水时,放出热水的水温最高能达到多少℃?[水的比热容为4.2×103J/( kg?℃)].
分析:(1)从节水、节能、节约时间、电流过大对家庭电路的要求较高等角度进行解答;
(2)根据P=
U2
R
可知,当它放热水时,电功率最大,总电阻最小,然后结合开关的触点进行解答;
(3)S接B时电路为R1的简单电路、放温水,S接C时两电阻并联、放热水,两者功率之差即为电热丝R2的电功率,再根据P=
U2
R
求出R2的阻值;
(4)由表中数据可知,每分钟水的流量,根据密度公式求出每分钟放出水的质量,再根据Q=W=Pt求出每分钟水吸收的最多热量,然后根据根据Q=cm(t-t0)求出放出热水的最高温度.
解答:解:
(1)跟燃气热水器相比,即热式电热水龙头的优点:节水、节能、节约时间;缺点:电流过大,对家庭电路的要求较高;
(2)当它放热水时,电功率最大,根据P=
U2
R
可知,电路中的总电阻最小,故开关S应该处于图乙C的位置;
(3)由图可知:S接B时,电路为R1的简单电路,放温水,功率为2.2kW;S接C时,两电阻并联,放热水,功率为3.3kW;
∴R2的发热功率为P2=P-P=3.3kW-2.2kW=1.1kW=1100W,
根据P=
U2
R
可得:
电热丝R2的阻值R2=
U2
P2
=
(220V)2
1100W
=44Ω;
(4)根据ρ=
m
V
可得:
每分钟放水质量m=ρV=1.0×103kg/m3×1×10-3m3=1kg,
每分钟水吸收的最多热量:
Q=W=Pt=3300W×60s=1.98×105J,
根据Q=cm(t-t0)可得:
放出热水的水温最高能达到t=
Q
cm
+t0=
1.98×105J
4.2×103J/(kg?℃)×1kg
+4℃≈51.1℃.
答:(1)优点:节水、节能,节约时间;缺点:电流过大,对家庭电路的要求较高;
(2)当它放热水时,开关S应该处于图乙C位置;此时两只电阻并联在家庭电路中,总电阻最小,总功率最大;
(3)求电热丝R2的阻值为44Ω;
(4)如果进水口的水温是4℃,龙头正常出水时,放出热水的水温最高能达到51.1℃.
点评:(1)本题考查了吸热公式、密度公式、欧姆定律和电功率公式的应用,是一道电功率和热量的综合计算题;
(2)大部分家用电热器都是用改变电路电阻的阻值来实现功率的改变,电阻阻值的改变由三种方法:①用开关使几个电阻串联,达到增大电阻,减小功率的目的;②用开关使几个电阻并联,达到减小电阻,增大功率的目的;③用一个开关和电阻并联,开关的闭合可用短路电阻,达到减小电阻,增大功率的目的.
练习册系列答案
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科目:初中物理 来源: 题型:

(2013?香坊区一模)明明家最近在装修新房子,卫生间里准备装一种电热水器,目前市面上有两种电热水器供家中选择,一种是传统的预热式电热水器,如图甲,其部分参数如表.另一种是即热式电热水器,如图乙,它没有储水箱,体积小巧.冷水进入热水器后,分4~6路被大功率电热管加热,然后再汇合成一路从出水喷头流出,随着温度设定及出水量的不同,加热功率可从4000W~7000W变化.它较传统的热水器优点在于:即开即热;不开不加热,节能;且加热效率高达96%以上.请解答:

预热式电热水器
额定电压 220V
额定功率 2000W
额定容量 80kg
加热效率 90%
(1)一般情况下,热水淋浴要求水温升高30℃,请计算预热式电热水器装满水后,正常工作将水加热到可以淋浴的温度,水需要吸收多少J的热量?需要通电加热多长时间?
(2)即热式电热水器的额定电压也是220V,请计算它在加热水达到最大功率时,家庭电路干路中增加的电流是多少A?(精确到0.1A)
(3)明明调查发现他家房子电能表、空气开关、墙内导线的相关参数分别为“220V 40A”、“220V 30A”、“220V 40A”.请分析他家能否安装这种即热式电热水器.若不能,还想安装如何解决.

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科目:初中物理 来源:2013届黑龙江省哈尔滨市香坊区中考调研测试(一)物理试卷(带解析) 题型:计算题

明明家最近在装修新房子, 卫生间里准备装一种电热水器, 目前市面上有两种电热水器供家中选择, 一种是传统的预热式电热水器, 如图甲,其部分参数如表。另一种是即热式电热水器,如图乙,它没有储水箱,体积小巧。冷水进入热水器后,分4~6路被大功率电热管加热,然后再汇合成一路从出水喷头流出,随着温度设定及出水量的不同,加热功率可从4000W~7000W变化。它较传统的热水器优点在于:即开即热;不开不加热,节能;且加热效率高达96%以上。请解答:
      
图甲:预热式电热水器                   图乙:即热式电热水器    
                                                               
(1)一般情况下,热水淋浴要求水温升高30℃,请计算预热式电热水器装满水后,正常工作将水加热到可以淋浴的温度,水需要吸收多少J的热量?如电加热效率为90%,需要通电加热多长时间?
(2)即热式电热水器的额定电压也是220V,请计算它在加热水达到最大功率时,家庭电路干路中增加的电流是多少A?(精确到0.1A)
(3)明明调查发现他家房子电能表、空气开关、墙内导线的相关参数分别为“220V 40A”、“220V 30A”、“220V 40A”。请分析他家能否安装这种即热式电热水器。若不能,还想安装如何解决。

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科目:初中物理 来源:2013届黑龙江省哈尔滨香坊区中考一模物理试卷(带解析) 题型:计算题

明明家最近在装修新房子, 卫生间里准备装一种电热水器, 目前市面上有两种电热水器供家中选择, 一种是传统的预热式电热水器, 如图甲,其部分参数如表。另一种是即热式电热水器,如图乙,它没有储水箱,体积小巧。冷水进入热水器后,分4~6路被大功率电热管加热,然后再汇合成一路从出水喷头流出,随着温度设定及出水量的不同,加热功率可从4000W~7000W变化。它较传统的热水器优点在于:即开即热;不开不加热,节能;且加热效率高达96%以上。请解答:

(1)一般情况下,热水淋浴要求水温升高30℃,请计算预热式电热水器装满水后,正常工作将水加热到可以淋浴的温度,水需要吸收多少J的热量?需要通电加热多长时间?
(2)即热式电热水器的额定电压也是220V,请计算它在加热水达到最大功率时,家庭电路干路中增加的电流是多少A?(精确到0.1A)
(3)明明调查发现他家房子电能表、空气开关、墙内导线的相关参数分别为“220V 40A”、“220V 30A”、“220V 40A”。请分析他家能否安装这种即热式电热水器。若不能,还想安装如何解决。

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科目:初中物理 来源:2012-2013学年黑龙江省哈尔滨香坊区中考一模物理试卷(解析版) 题型:计算题

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(1)一般情况下,热水淋浴要求水温升高30℃,请计算预热式电热水器装满水后,正常工作将水加热到可以淋浴的温度,水需要吸收多少J的热量?需要通电加热多长时间?

(2)即热式电热水器的额定电压也是220V,请计算它在加热水达到最大功率时,家庭电路干路中增加的电流是多少A?(精确到0.1A)

(3)明明调查发现他家房子电能表、空气开关、墙内导线的相关参数分别为“220V 40A”、“220V 30A”、“220V 40A”。请分析他家能否安装这种即热式电热水器。若不能,还想安装如何解决。

 

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