如圖所示為一制膠廠熬膠時的電加熱器的電路原理圖.
R1、R2是兩只阻值相同的電熱絲.工作時對膠進行加熱,使其升溫,當膠的溫度達到某一溫度時,轉(zhuǎn)換開關(guān)改變其加熱狀態(tài),使加熱器產(chǎn)生的熱量剛好補充向環(huán)境的散熱,讓膠保持在該恒溫下加熱一段時間,達到粘性最強.膠的比熱容為3×103J/
(1)膠加熱升溫階段,電熱器的功率為1210W,則每根電熱絲的阻值為多大?
(2)加熱到某一溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)改變其加熱狀態(tài),加熱器無論怎樣加熱,膠的溫度始終保持不變,則膠每1min向環(huán)境散熱為多少?此時通過加熱器的電流為多少?
(3)用該加熱器使10kg 20℃的膠剛好加熱到80℃時,用時為30min,則加熱器的效率為多少?

【答案】分析:由電路圖可知,(1)當雙刀雙擲開關(guān)擲向下方時,兩電阻并聯(lián),電路的總電阻為單根電熱絲電阻的一半,此時電路的總功率最大處于加熱升溫階段,利用R=求出其大;
(2)當雙刀雙擲開關(guān)擲向上方時,兩電阻串聯(lián),電路的總電阻為單根電熱絲電阻的2倍,此時電路的總功率最小處于恒溫加熱階段,利用Q=W=t求出1min向環(huán)境散的熱,利用歐姆定律求出通過加熱器的電流;
(3)根據(jù)W=Pt求出電流做的總功,根據(jù)Q=cm△t求出膠吸收的熱量,利用η=×100%求出加熱器的效率.
解答:解:(1)加熱升溫階段、雙刀雙擲開關(guān)的狀態(tài)應(yīng)是擲向下方的,此時,兩電阻并聯(lián),則P=,
所以R===80Ω;
(2)保持恒溫時,雙刀雙擲開關(guān)的狀態(tài)應(yīng)是擲向上方的,此時,兩電阻串聯(lián).
1min向環(huán)境散熱:
Q=Pt=t=×60s=18150J,
通過加熱器的電流:
I===1.375A;
(3)電流做的功:
W=Pt=1210W×30×60s=2.178×106J,
膠吸收的熱量:
Q=cm△t=3×103J/(kg?℃)×10kg×(80℃-20℃)=1.8×106J,
加熱器的效率:
η=×100%=×100%≈83%.
答:(1)每根電熱絲的阻值為80Ω;
(2)膠每1min向環(huán)境散熱為18150J,此時通過加熱器的電流為1.375A;
(3)加熱器的效率約為83%.
點評:本題考查了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點,以及電功率、電功、電阻、電流、吸熱、效率的計算,關(guān)鍵是歐姆定律和電功率公式等靈活應(yīng)用,難點是雙刀雙擲開關(guān)處于不同位置時電路串并聯(lián)的辨別.
練習冊系列答案
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(1)膠加熱升溫階段,電熱器的功率為1210W,則每根電熱絲的阻值為多大?
(2)加熱到某一溫度轉(zhuǎn)換開關(guān)改變其加熱狀態(tài),加熱器無論怎樣加熱,膠的溫度始終保持不變,則膠每1min向環(huán)境散熱為多少?此時通過加熱器的電流為多少?
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