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7.如圖所示是小欣家的電熱飲水機(jī),如表及圖示是該電熱飲水機(jī)說(shuō)明書(shū)的一些數(shù)據(jù)額電路原理圖,該飲水機(jī)有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)(由機(jī)內(nèi)的溫控開(kāi)關(guān)S控制).
熱水箱容量2L
額定電壓220V
加熱時(shí)的功率400W
保溫時(shí)的功率40W
(1)你認(rèn)為該電熱飲水機(jī)應(yīng)該選用兩孔插座還是三孔插座,為什么?
(2)R2的阻值.
(3)若正常工作時(shí),該電熱飲水機(jī)加熱的效率為90%,將滿熱水箱的水從20℃加熱到95℃需要多長(zhǎng)時(shí)間?

分析 (1)電熱飲水機(jī)為金屬外殼,金屬外殼的用電器,使用時(shí)為防止因漏電而使人觸電,必須接地,據(jù)此選擇;
(2)當(dāng)兩開(kāi)關(guān)都閉合時(shí),兩電阻并聯(lián);當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合,開(kāi)關(guān)S0斷開(kāi)時(shí),只有R2連入電路;分析電路電阻的變化,根據(jù)P=U2R分析電路功率大小可知飲水機(jī)處于哪種工作狀態(tài),飲水機(jī)保溫時(shí)電路為R2的簡(jiǎn)單電路,根據(jù)R=U2P求出電阻R2的阻值;
(3)根據(jù)m=ρV求出水箱中水的質(zhì)量,根據(jù)Q=cm(t-t0)求出水吸收的熱量,利用效率公式求出消耗的電能,再根據(jù)t=WP求出所需的加熱時(shí)間.

解答 解:(1)應(yīng)該選用三孔插座,為了防止電熱飲水機(jī)的金屬外殼因漏電而發(fā)生觸電事故;
(2)由圖可知,當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合、開(kāi)關(guān)S0斷開(kāi)時(shí),只有R2工作,
由電阻越并越小、小于任何一個(gè)分電阻可知,電路的電阻最大,飲水機(jī)的功率最小,處于保溫狀態(tài),
由P=U2R可得,電阻R2的阻值:
R2=U2P=220V240W=1210Ω;
(3)一滿熱水箱中水的體積:
V=2L=2dm3=2×10-3m3,
由ρ=mV可得,水的質(zhì)量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg,
水所需吸收熱量:
Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(95℃-20℃)=6.3×105J,
由η=QW×100%可得,消耗的電能:
W=\frac{{Q}_{吸}}{η}=\frac{6.3×1{0}^{5}J}{90%}=7×105J,
由P=\frac{W}{t}可得,需要的加熱時(shí)間:
t′=\frac{W}{{P}_{加熱}}=\frac{7×1{0}^{5}J}{400W}=1750s.
答:(1)應(yīng)該選用三孔插座,為了防止電熱飲水機(jī)的金屬外殼因漏電而發(fā)生觸電事故;
(2)R2的阻值為1210Ω;
(3)將滿熱水箱的水從20℃加熱到95℃需要1750s.

點(diǎn)評(píng) 本題為電學(xué)和熱學(xué)的綜合計(jì)算題,考查了學(xué)生對(duì)熱量公式、電功率公式的掌握和運(yùn)用以及三孔插座的使用,涉及到電路動(dòng)態(tài)分析、從銘牌搜集有用信息,計(jì)算過(guò)程要注意單位的換算.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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17.完成下列單位換算:(中間的空格填換算的過(guò)程)
(1)3.8km=3.8×103=3800m
(2)60?m=60×103nm=6×104nm
(3)24nm=24×10-6mm=2.4×10-5mm
(4)50km=50×109μm=5×1010?m.

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(1)通過(guò)燈泡的電流和燈泡所消耗的電功率.
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