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專項(xiàng)訓(xùn)練(十三)電熱器的相關(guān)計(jì)算

上傳人:gu****n 文檔編號(hào):101549934 上傳時(shí)間:2022-06-05 格式:DOC 頁數(shù):5 大小:1.77MB
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1、專項(xiàng)訓(xùn)練(十三) 電熱器的相關(guān)計(jì)算 1.[2017·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 Ω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(gè)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(gè)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

2、)小明在一次煮蛋時(shí)加入了1 kg初溫為20 ℃的水,用高溫?fù)鯊募訜岬剿畡偤梅序v共用時(shí)6 min,求該煮蛋器加熱時(shí)的效率。[水的比熱容c水=4.2×103 J/(kg·℃),大氣壓為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓] 圖1 3.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(shí)的電功率是2.1 kW,水加熱到60 ℃時(shí),加熱電路自動(dòng)斷開,水溫降至40 ℃時(shí),加熱電路自動(dòng)閉合,熱水器(貯滿水)在某段時(shí)間內(nèi)水的溫度隨時(shí)間的變化圖線如圖2所示(ρ水=1.0×103 kg/m3,設(shè)電熱水器加熱時(shí)消耗的電能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率為8

3、0%)。 (1)將10 L水由40 ℃加熱至60 ℃至少消耗多少電能?[c水=4.2×103 J/(kg·℃)] (2)電熱水器每加熱一次需要多長時(shí)間? (3)該電熱水器在注滿水加熱至60 ℃后繼續(xù)通電24小時(shí)(中間沒有用水)耗電多少度? 圖2 4.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(dòng)設(shè)定消毒柜內(nèi)溫度的電路原理圖,其中定值電阻R0=10 Ω,為溫度指示計(jì)(其實(shí)質(zhì)是一只量程為0~0.6 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?

4、此時(shí)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(jì)算此時(shí)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 額定功率 500 W 吹風(fēng)機(jī) 額定功率 50 W 5.小璇回到老家時(shí),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(gè)功能,其中照明燈L1和吹風(fēng)機(jī)(用M表示)均可以單獨(dú)控制,加熱燈L2只有在吹風(fēng)機(jī)啟動(dòng)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

5、示。 圖4 (1)求照明燈L1正常工作時(shí)的電阻。 (2)求正常工作時(shí)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(hào) HX-201504 額定電壓 220 V 頻率 50 Hz 額定功率 1210 W 6.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,其最大的特點(diǎn)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

6、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=4.2×103 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(jì)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:Q=W=t=×300 s=3×105 J。 (2)“熱得快”正常工作時(shí)的功率為P===1000 W, 則串聯(lián)指示燈后電阻絲消耗的功率為P′=P×81%=1000

7、 W×81%=810 W, 電路中的電流為I=== A, 電路總電阻為R′==≈53.8 Ω, 指示燈的電阻為R指示燈=R′-R=53.8 Ω-48.4 Ω=5.4 Ω。 2.解:(1)開關(guān)S1、S2閉合時(shí),電路為R2的簡單電路,煮蛋器處于高溫?fù)酰? R2的阻值R2===40 Ω; 開關(guān)S1斷開、S2閉合時(shí),R1與R2串聯(lián),煮蛋器處于低溫?fù)酰? 電路中的總電阻R===1210 Ω, R1的電阻值R1=R-R2=1210 Ω-40 Ω=1170 Ω。 (2)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100 ℃,則水吸收的熱量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×80 ℃

8、=3.36×105 J, 消耗的電能W=P高溫t=1210 W×6×60 s=4.356×105 J, 該煮蛋器加熱時(shí)的效率η==≈77.1%。 3.解:(1)水的質(zhì)量m水=ρ水V=1.0×103 kg/m3×10×10-3 m3=10 kg, 10 L水由40 ℃加熱至60 ℃吸收的熱量Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(60 ℃-40 ℃)=8.4×105 J, 消耗的電能W===1.05×106 J。 (2)電熱水器每加熱一次需要的時(shí)間t===500 s。 (3)由溫度隨時(shí)間變化的圖像得,每經(jīng)過一次加熱周期的時(shí)間:t′=1.39×104 s+

9、500 s=14400 s, 則24小時(shí)一共加熱的次數(shù):n==6,即在24小時(shí)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(shí)(中間沒有用水)耗電 W′=nPt=6×2.1 kW× h=1.75 kW·h=1.75度。 4.解:(1)當(dāng)t1=50 ℃,Rx1=50 Ω;由串聯(lián)電路電阻關(guān)系可得:R總=Rx1+R0=50 Ω+10 Ω=60 Ω, 由歐姆定律可得:U=I1R總=0.2 A×60 Ω=12 V。 (2)P1=UI1=12 V×0.2 A=2.4 W。 (3)當(dāng)t2=125 ℃,I2=0.6 A時(shí),由歐姆定律可得:R總′===20 Ω; Rx2=R總′-

10、R0=20 Ω-10 Ω=10 Ω。 5.解:(1)照明燈L1正常工作時(shí)的電阻為R1===1210 Ω。 (2)正常工作時(shí)通過加熱燈L2的電流是I2==≈2.27 A。 (3)開啟加熱燈L2時(shí),吹風(fēng)機(jī)也會(huì)一起工作,在這10 min內(nèi)電路消耗的電能W=(P2+P3)t=(500 W+50 W)×10×60 s=3.3×105 J。 6.解:(1)養(yǎng)生壺消耗的電能為W= kW·h=0.1 kW·h=3.6×105 J。 (2)水吸收的熱量為 Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃-25 ℃)=3.15×105 J, 所以養(yǎng)生壺的效率為η===87.5%。 (3)加熱時(shí)間t=6 min=360 s, 養(yǎng)生壺的實(shí)際功率為P實(shí)===1000 W, 由養(yǎng)生壺銘牌知其額定功率P額=1210 W>P實(shí),所以養(yǎng)生壺沒有正常工作。

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