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如图所示是家庭、宾馆常用的电热水壶及其电路原理图.电热水壶最多能装1L的水,有加热和保温两个档,定值电阻R1的阻值为2156Ω,电热丝R2的阻值为44Ω.(1)开关S1、S2分别处于什么状态

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如图所示是家庭、宾馆常用的电热水壶及其电路原理图.电热水壶最多能装1L的水,有加热和保温两个档,定值电阻R1的阻值为2156Ω,电热丝R2的阻值为44Ω.
(1)开关S1、S2分别处于什么状态时,电热水壶处于加热状态?此时电热水壶的加热电功率是多少?
(2)在1标准大气压下将一壶30℃的水烧开需要5分钟,则此过程中水所吸收的热量是多少?(水的比热容为4.2×103J/(kg•℃))
(3)在这次烧水中,电热水壶的效率是多少?
▼优质解答
答案和解析
(1)由电路图可知,当开S1闭合、S2断开时,两电阻串联,再闭合开关S2时,只有R2工作,
根据公式P=
U2
R
可知,电阻越小,电功率越大,当S1、S2均闭合时电热水壶处于加热状态;
加热功率为:P加热=
U2
R2
=
(220V)2
44Ω
=1100W;
(2)根据ρ=
m
V
可知,水的质量:
m=ρV=1.0×103kg/m3×1×10-3m3=1kg,
在1标准大气压下水的沸点是100℃,则水吸收的热量:
Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(100℃-30℃)=2.94×105J;
(3)烧开这壶水消耗的电能:W=P加热t=1100W×5×60s=3.3×105J;
电能转化为热的效率:
η=
W
×100%=
2.94×105J
3.3×105J
×100%≈89%.
答:(1)开关S1、S2均处于闭合状态时,电热水壶处于加热状态;电热水壶的加热电功率是1100W;
(2)在此过程中水所吸收的热量是2.94×105J;
(3)在这次烧水中,电热水壶的效率是89%.
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