Question

家庭室內(nèi)裝修要用到某種液體乙烯材料和三混粉，工人師傅使用加熱與攪拌為一體的用電器，下圖是該用電器的工作原理圖．先在室溫下把液體乙烯材料放入容器中，溫控旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)接ab開(kāi)始加熱，發(fā)光二極管正常發(fā)光，當(dāng)液體溫度達(dá)到70℃；溫控旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)自動(dòng)接cd，發(fā)光二極管熄滅，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，再倒入三混粉在容器中保溫?cái)嚢�，攪拌均勻后，涂抹到墻壁上使之更加平滑牢固．旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)接ab時(shí)電路消耗功率為1522W，旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)接cd時(shí)電路消耗功率為1200W，電動(dòng)機(jī)正常工作的功率為1100W，發(fā)光二極管L規(guī)格為“2V  0.2W”，R₁是加熱電熱絲，R₂是保溫電熱絲，R為保護(hù)發(fā)光二極管正常工作的限流電阻．（忽略溫度對(duì)電阻的影響）
（1）用電器正常工作時(shí)，求保溫電熱絲R₂的電阻值．
（2）液體乙烯材料質(zhì)量為6kg，初溫為20℃，求溫控旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)接ab開(kāi)始加熱到剛接cd時(shí)，液體乙烯材料吸收了多少熱量？C_液=1.8×10³J/（kg℃）
（3）溫控旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)接ab開(kāi)始加熱到剛接cd時(shí)，電路正常工作了6分40秒，該過(guò)程中加熱電熱絲產(chǎn)生的熱量為多少？

Answer 1

【答案】分析：根據(jù)題干所給信息進(jìn)行分析得：旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)接cd時(shí)電路消耗功率為1200W，電動(dòng)機(jī)正常工作的功率為1100W，可得出R₂消耗的功率，由公式R₂=U²/P_保可以算出R₂的阻值；由吸熱公式Q=C_液m△t可以算出液體乙烯材料吸收熱量；當(dāng)溫控旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)接ab開(kāi)始加熱到剛接cd時(shí)，由電路消耗功率為1522W減去發(fā)光二極管所在支路消耗的功率，便是熱電熱絲R₁消耗的功率，進(jìn)而利用公式Q=W=Pt（純電阻）計(jì)算出加熱電熱絲R₁產(chǎn)生的熱量．
解答：解：（1）保溫電熱絲消耗的功率：P_保=P_cd-P_動(dòng)=1200W-1100W=100W
保溫電熱絲阻值：R₂===484Ω
（2）液體乙烯材料吸收熱量：
Q=C_液m△t=1.8×10³J/（kg℃）×6kg×（70℃-20℃）=5.4×10⁵J
（3）發(fā)光二極管正常工作的電流：I_L===0.1A
發(fā)光二極管支路消耗的功率：P_支=U×I_L=220V×0.1A=22W
加熱電熱絲消耗的功率：P_加=P_ab-P_支=1522W-22W=1500W
加熱電熱絲產(chǎn)生的熱量：Q_加=W_加=P_加t=1500W×400s=6×10⁵J
答：（1）保溫電熱絲R₂的電阻值為484Ω；
（2）液體乙烯材料吸收的熱量為5.4×10⁵J；
（3）該過(guò)程中加熱電熱絲產(chǎn)生的熱量為6×10⁵J．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了有關(guān)電學(xué)的電阻和電功率及電熱的計(jì)算，把物質(zhì)升溫吸熱和電學(xué)綜合在一起，此題有很大的難度．要求學(xué)生重在分析透徹，方可正確解答．