專項訓(xùn)練(十三)電熱器的相關(guān)計算

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1、專項訓(xùn)練(十三) 電熱器的相關(guān)計算12017呼和浩特小王同學(xué)自制了一只“熱得快”,這只“熱得快”是用一根電阻為48.4 的電阻絲制成,將它接在220 V的家庭電路中使用。(1)求該“熱得快”5 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量。(2)為了安全,小王同學(xué)將一只工作指示燈與電阻絲串聯(lián)使用,經(jīng)測量電阻絲消耗的功率為原來功率的81%,求指示燈的電阻。2小明家新添了一個多功能雙層煮蛋器,其簡化電路圖如圖1乙所示,R1和R2均為電阻絲(設(shè)電阻絲的阻值不變)。該煮蛋器有兩個擋位,低溫?fù)豕β蕿?0 W,高溫?fù)豕β蕿?210 W。(1)求R1和R2的電阻。(2)小明在一次煮蛋時加入了1 kg初溫為20 的水,用高溫?fù)鯊募訜岬?/p>

2、水剛好沸騰共用時6 min,求該煮蛋器加熱時的效率。水的比熱容c水4.2103 J/(kg),大氣壓為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓圖13家庭電路的電壓是220 V,某品牌的家用廚寶(小體積快速電熱水器)最大容積為10 L,處于加熱狀態(tài)時的電功率是2.1 kW,水加熱到60 時,加熱電路自動斷開,水溫降至40 時,加熱電路自動閉合,熱水器(貯滿水)在某段時間內(nèi)水的溫度隨時間的變化圖線如圖2所示(水1.0103 kg/m3,設(shè)電熱水器加熱時消耗的電能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率為80%)。(1)將10 L水由40 加熱至60 至少消耗多少電能?c水4.2103 J/(kg)(2)電熱水器每加熱一次需要多長時間?(3)該電熱

3、水器在注滿水加熱至60 后繼續(xù)通電24小時(中間沒有用水)耗電多少度?圖24很多公共餐廳普遍使用高溫蒸汽消毒柜對物品消毒,圖3甲所示為自動設(shè)定消毒柜內(nèi)溫度的電路原理圖,其中定值電阻R010 ,為溫度指示計(其實質(zhì)是一只量程為00.6 A的電流表),電源電壓保持不變,Rx為熱敏電阻,其阻值與溫度的關(guān)系如圖乙所示。圖3(1)若柜內(nèi)溫度t1為50 ,根據(jù)圖乙所示,Rx阻值是多少?此時對應(yīng)的電流為0.2 A,求電源電壓U。(2)若柜內(nèi)溫度t1為50 ,消毒柜工作的電功率是多少?(3)若柜內(nèi)溫度t2為125 ,對應(yīng)的電流為0.6 A,計算此時熱敏電阻的阻值。額定電壓220 V照明燈額定功率40 W加熱燈

4、額定功率500 W吹風(fēng)機額定功率50 W5小璇回到老家時,天很冷,她發(fā)現(xiàn)洗澡需要用一種“浴霸”如圖4甲所示。該“浴霸”具有照明、吹風(fēng)和加熱三個功能,其中照明燈L1和吹風(fēng)機(用M表示)均可以單獨控制,加熱燈L2只有在吹風(fēng)機啟動后才可以工作。如圖乙所示為“浴霸”的簡化電路圖,其銘牌如下表所示。圖4(1)求照明燈L1正常工作時的電阻。(2)求正常工作時通過加熱燈L2的電流。(3)通常在洗澡前10 min開啟加熱燈L2給浴室預(yù)熱,問在這10 min內(nèi)電路消耗的電能是多少?型號HX201504額定電壓220 V頻率50 Hz額定功率1210 W6養(yǎng)生壺是一種用于養(yǎng)生保健的可以烹飪的容器,類似于電水壺,其

5、最大的特點是采用一種新型的電加熱材料,通過高溫把電熱膜電子漿料(金屬化合物)噴涂在玻璃表面形成面狀電阻,在兩端制作銀電極,通電后產(chǎn)生熱量把壺內(nèi)的水加熱。小明家買了一把養(yǎng)生壺(圖甲),其銘牌如下表所示。圖5小明關(guān)閉了家中的其他用電器,并在壺中加入質(zhì)量為1 kg、初溫為25 的水,6 min將水燒開(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下),c水4.2103 J/(kg)。(1)在加熱過程中家用電能表(圖乙)的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了300轉(zhuǎn),此過程中養(yǎng)生壺消耗的電能是多少?(2)養(yǎng)生壺的熱效率是多少?(3)請通過計算分析,該養(yǎng)生壺?zé)_水的過程中是否正常工作?參考答案1解:(1)該“熱得快”在5 min內(nèi)產(chǎn)生的熱量:QWt300 s310

6、5 J。(2)“熱得快”正常工作時的功率為P1000 W,則串聯(lián)指示燈后電阻絲消耗的功率為PP81%1000 W81%810 W,電路中的電流為I A,電路總電阻為R53.8 ,指示燈的電阻為R指示燈RR53.8 48.4 5.4 。2解:(1)開關(guān)S1、S2閉合時,電路為R2的簡單電路,煮蛋器處于高溫?fù)酰琑2的阻值R240 ;開關(guān)S1斷開、S2閉合時,R1與R2串聯(lián),煮蛋器處于低溫?fù)?,電路中的總電阻R1210 ,R1的電阻值R1RR21210 40 1170 。(2)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點是100 ,則水吸收的熱量Q吸c水m(tt0)4.2103 J/(kg)1 kg80 3.36105 J,

7、消耗的電能WP高溫t1210 W660 s4.356105 J,該煮蛋器加熱時的效率77.1%。3解:(1)水的質(zhì)量m水水V1.0103 kg/m310103 m310 kg,10 L水由40 加熱至60 吸收的熱量Q吸c水m水t4.2103 J/(kg)10 kg(60 40 )8.4105 J,消耗的電能W1.05106 J。(2)電熱水器每加熱一次需要的時間t500 s。(3)由溫度隨時間變化的圖像得,每經(jīng)過一次加熱周期的時間:t1.39104 s500 s14400 s,則24小時一共加熱的次數(shù):n6,即在24小時內(nèi)共加熱6次,電熱水器在注滿水加熱至60 后連續(xù)工作24小時(中間沒有用

8、水)耗電WnPt62.1 kW h1.75 kWh1.75度。4解:(1)當(dāng)t150 ,Rx150 ;由串聯(lián)電路電阻關(guān)系可得:R總Rx1R050 10 60 ,由歐姆定律可得:UI1R總0.2 A60 12 V。(2)P1UI112 V0.2 A2.4 W。(3)當(dāng)t2125 ,I20.6 A時,由歐姆定律可得:R總20 ;Rx2R總R020 10 10 。5解:(1)照明燈L1正常工作時的電阻為R11210 。(2)正常工作時通過加熱燈L2的電流是I22.27 A。(3)開啟加熱燈L2時,吹風(fēng)機也會一起工作,在這10 min內(nèi)電路消耗的電能W(P2P3)t(500 W50 W)1060 s3.3105 J。6解:(1)養(yǎng)生壺消耗的電能為W kWh0.1 kWh3.6105 J。(2)水吸收的熱量為Q吸c水mt4.2103 J/(kg)1 kg(100 25 )3.15105 J,所以養(yǎng)生壺的效率為87.5%。(3)加熱時間t6 min360 s,養(yǎng)生壺的實際功率為P實1000 W,由養(yǎng)生壺銘牌知其額定功率P額1210 WP實,所以養(yǎng)生壺沒有正常工作。

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