【題目】無內(nèi)膽飲水機的電路原理如圖所示,電熱絲R1R2都繞在出水管上,水經(jīng)過出水管時被加熱,通過改變開關(guān)S的通、斷狀態(tài),可以選擇出溫水或開水.該飲水機的銘牌如表.忽略電熱絲R1、R2的阻值隨溫度的變化,不計各種熱損失,水的比熱容c=4.2×103J/kg℃).

額定電壓

220V

開水加熱功率

2200W

溫水加熱功率

1100W

1)現(xiàn)在需要100℃的開水200g,已知水的初溫是20℃,水需要吸收多少熱量?

2)當飲水機處于開水加熱狀態(tài)時,加熱上述水需要多少時間?(保留一位小數(shù))

3S處于什么狀態(tài)時飲水機是溫水加熱狀態(tài)?為什么?

【答案】1)水需要吸收6.72×104J的熱量;

2)加熱上述水需要30.5s;

3)當開關(guān)S斷開時,飲水機處于溫水加熱狀態(tài);因為電阻R1R2串聯(lián)接入電路,此時電路中的電阻最大,根據(jù)公式P=可知電壓不變,電阻越大,產(chǎn)生的熱量越少,處于溫水加熱狀態(tài).

【解析】試題分析:(1)知道水的質(zhì)量、初溫、末溫,根據(jù)Q=cmt﹣t0)求出水吸收的熱量;

2)知道功率和功,根據(jù)P=求出時間;

3)飲水機所處的狀態(tài)根據(jù)開關(guān)S接通或斷開時連入的電阻即可判斷.當開關(guān)接通時,只有電阻R2接入電路,當開關(guān)S斷開時,電阻R1R2串聯(lián)接入電路,由電功率的公式P=可判斷飲水機處于什么狀態(tài).

解:

1)水吸收的熱量:

Q=cmt﹣t0=4.2×103J/kg℃×0.2kg×100℃﹣20℃=6.72×104J;

2)飲水機消耗的電能:

W=Q=6.72×104J

P=得加熱時間:

t==≈30.5s;

3)當開關(guān)S閉合時,只有電阻R2接入電路,由電功率的公式P=可知此時飲水機處于開水加熱狀態(tài);

當開關(guān)S斷開時,電阻R1R2串聯(lián)接入電路,此時飲水機處于溫水加熱狀態(tài).

答:(1)水需要吸收6.72×104J的熱量;

2)加熱上述水需要30.5s;

3)當開關(guān)S斷開時,飲水機處于溫水加熱狀態(tài);因為電阻R1R2串聯(lián)接入電路,此時電路中的電阻最大,根據(jù)公式P=可知電壓不變,電阻越大,產(chǎn)生的熱量越少,處于溫水加熱狀態(tài).

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