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(2011•哈尔滨)某电水壶的铭牌信息如图1所示,电水壶在标准大气压下工作.[c水=4.2×103J(kg•℃)](1)电水壶装满初温为20℃的水时,在额定电压下将水烧开用了7min.求:①水吸收的热
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(2011•哈尔滨)某电水壶的铭牌信息如图1所示,电水壶在标准大气压下工作.[c水=4.2×103J(kg•℃)]
(1)电水壶装满初温为20℃的水时,在额定电压下将水烧开用了7min.
求:①水吸收的热量是多少?
②电水壶烧水过程中的能量转化效率是多少?
(2)农村电网改造前,用电高峰时电压会下降l0%.求:这时电水壶的实际功率P0.(电阻不随温度改变
(3)为使电水壶的功率在用电高峰时仍能达到2000W,甲、乙两位同学对电水壶的电路进行了改造,在原电阻丝R1两端并联一个电阻丝R2,如图2所示,并分别推导出了R2的表达式.
甲同学:R2=
乙同学:R2=
请你指出哪个表达式是错误的,并分析若用此电阻丝来改造电水壶的结果.
(1)电水壶装满初温为20℃的水时,在额定电压下将水烧开用了7min.
求:①水吸收的热量是多少?
②电水壶烧水过程中的能量转化效率是多少?
(2)农村电网改造前,用电高峰时电压会下降l0%.求:这时电水壶的实际功率P0.(电阻不随温度改变
(3)为使电水壶的功率在用电高峰时仍能达到2000W,甲、乙两位同学对电水壶的电路进行了改造,在原电阻丝R1两端并联一个电阻丝R2,如图2所示,并分别推导出了R2的表达式.
甲同学:R2=
U实2 |
P额−P1 |
U额2−U实2 |
P额 |
请你指出哪个表达式是错误的,并分析若用此电阻丝来改造电水壶的结果.
▼优质解答
答案和解析
(1)水吸收的热量(有用能量):
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J,
电水壶在额定电压下,P=P额=2000W,工作7min消耗电能(总能量):
W=Pt=2000W×7×60s=8.4×105J,
电水壶烧水过程中的能量转化效率:
η=
×100%=
×100%=80%;
(2)电水壶中的电阻丝的阻值:
R=
=
=24.2Ω,
用电高峰时的实际电压:
U实=U额(1-10%)=220V×
=198V,
电水壶的实际功率:
P1=
=
=1620W;
(3)为使电水壶的功率在用电高峰时仍能达到2000W,
甲同学的推导:
并联电阻的电功率:
P2=P额-P1,
∵P=
,
∴R2=
;
乙同学的推导:
∵两电阻并联,
∴并联电路的电阻:R=R1+R2,(错)
∴实际总电功率:
P总=
=P额,
∴R2=
,该表达式是错误的;
乙同学计算出的阻值比R2小,电路消耗的总电功率大于2000W,电路中的电流过大,易引起火灾.
答:(1)水吸收的热量是6.72×105J;
②电水壶烧水过程中的能量转化效率是80%;
(2)这时电水壶的实际功率为1620W;
(3)乙表达式是错误的,若用此电阻丝来改造 电水壶,电路中的电流过大,易引起火灾.
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J,
电水壶在额定电压下,P=P额=2000W,工作7min消耗电能(总能量):
W=Pt=2000W×7×60s=8.4×105J,
电水壶烧水过程中的能量转化效率:
η=
Q吸 |
W |
6.72×105J |
8.4×105J |
(2)电水壶中的电阻丝的阻值:
R=
| ||
P额 |
(220V)2 |
2000W |
用电高峰时的实际电压:
U实=U额(1-10%)=220V×
90 |
100 |
电水壶的实际功率:
P1=
| ||
R |
(198V)2 |
24.2Ω |
(3)为使电水壶的功率在用电高峰时仍能达到2000W,
甲同学的推导:
并联电阻的电功率:
P2=P额-P1,
∵P=
U2 |
R |
∴R2=
U实2 |
P额−P1 |
乙同学的推导:
∵两电阻并联,
∴并联电路的电阻:R=R1+R2,(错)
∴实际总电功率:
P总=
| ||
R1+R2 |
∴R2=
U额2−U实2 |
P额 |
乙同学计算出的阻值比R2小,电路消耗的总电功率大于2000W,电路中的电流过大,易引起火灾.
答:(1)水吸收的热量是6.72×105J;
②电水壶烧水过程中的能量转化效率是80%;
(2)这时电水壶的实际功率为1620W;
(3)乙表达式是错误的,若用此电阻丝来改造 电水壶,电路中的电流过大,易引起火灾.
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