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用电热紫砂罐炖汤,由于能控制汤的温度,不仅炖出的汤味道香醇,而且节约能源.这是因为开关S2在汤的温度达到沸点后能自动断开,而S1仍然闭合维持小火炖煮,如图所示,图中ZD为指示
题目详情
用电热紫砂罐炖汤,由于能控制汤的温度,不仅炖出的汤味道香醇,而且节约能源.这是因为开关S2在汤的温度达到沸点后能自动断开,而S1仍然闭合维持小火炖煮,如图所示,图中ZD为指示灯,R1为限流电阻,R2、R3为加热电阻,其阻值均为48.4欧.
(1)工作时电热紫砂罐在汤沸腾前后发热体的电功率分别为多少?
(2)在设计时,若指示灯ZD可在“6V 0.2A”普通灯泡和“6V 10mA”的发光二极管中任意选一种,你认为选哪种合适?通过计算说明理由,并求出R1的阻值.
(3)若将2kg、20的汤煮沸用了800S,电热紫砂罐的热效率为80%,求汤的比热容.
(1)工作时电热紫砂罐在汤沸腾前后发热体的电功率分别为多少?
(2)在设计时,若指示灯ZD可在“6V 0.2A”普通灯泡和“6V 10mA”的发光二极管中任意选一种,你认为选哪种合适?通过计算说明理由,并求出R1的阻值.
(3)若将2kg、20的汤煮沸用了800S,电热紫砂罐的热效率为80%,求汤的比热容.
▼优质解答
答案和解析
(1)汤的温度达到沸点前,开关S2闭合,只有发热体R3在工作,则
发热体的电功率:
P=
=
=1000W,
汤的温度达到沸点后,开关S2断开,发热体R2与R3串联,
因为电路中总电阻等于各分电阻之和,所以此时发热体的电功率:
P′=
=
=500W;
(2)若指示灯为“6V 0.2A”普通灯泡时,
当其指示时,该支路消耗的电能P=UI=220V×0.2A=44W,
若指示灯为“6V 10mA”的发光二极管时,
当起指示时,该支路消耗的电能P′=UI′=220V×10×10-3A=2.2W,
从节约能源的角度可知应选“6V 10mA”的发光二极管.
由I=
可得,R1的阻值为R1=
=
=21400Ω;
(3)汤吸收的热量:Q=80%W=80%×1000W×800s=6.4×105J;
由Q=cm△t可得,c=
=
=4×103J/(kg•℃).
答:(1)工作时电热紫砂罐在汤沸腾前后发热体的电功率分别为1000W和500W;
(2)指示灯ND应选“6V 10mA”的发光二极管,原因:指示灯正常工作时,消耗的电能少;R1的阻值为21400Ω;
(3)汤的比热容为4×103J/(kg•℃).
发热体的电功率:
P=
U2 |
R3 |
(220V)2 |
48.4Ω |
汤的温度达到沸点后,开关S2断开,发热体R2与R3串联,
因为电路中总电阻等于各分电阻之和,所以此时发热体的电功率:
P′=
U2 |
R2+R3 |
(220V)2 |
48.4Ω+48.4Ω |
(2)若指示灯为“6V 0.2A”普通灯泡时,
当其指示时,该支路消耗的电能P=UI=220V×0.2A=44W,
若指示灯为“6V 10mA”的发光二极管时,
当起指示时,该支路消耗的电能P′=UI′=220V×10×10-3A=2.2W,
从节约能源的角度可知应选“6V 10mA”的发光二极管.
由I=
U |
R |
U |
I |
220V−6V |
0.01A |
(3)汤吸收的热量:Q=80%W=80%×1000W×800s=6.4×105J;
由Q=cm△t可得,c=
Q |
m△t |
6.4×105J |
2kg×(100℃−20℃) |
答:(1)工作时电热紫砂罐在汤沸腾前后发热体的电功率分别为1000W和500W;
(2)指示灯ND应选“6V 10mA”的发光二极管,原因:指示灯正常工作时,消耗的电能少;R1的阻值为21400Ω;
(3)汤的比热容为4×103J/(kg•℃).
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