12.某工廠為了方便工人喝水,購置了一個電熱水壺.該電熱水壺的銘牌如表格所示,電路圖如圖所示,R為加熱電阻,當(dāng)溫度較低時,溫控開關(guān)S處于閉合狀態(tài),加熱器加熱,當(dāng)水沸騰后,S會自動斷開進入保溫狀態(tài),從而實現(xiàn)了溫度控制.若加熱電阻的阻值不隨溫度的變化而變化,且此時的大氣壓為一個標準大氣壓.
額定電壓220V
額定功率4400W
裝水質(zhì)量10kg
頻率50Hz
(1)求電熱水壺正常工作時加熱電阻的阻值:
(2)若電熱水壺產(chǎn)生的熱量全部被水吸收,求將一滿壺初溫為23℃的水燒開需要的時間;[已知c=4.2×103J/(kg?℃)]
(3)當(dāng)電熱水壺處于保溫狀態(tài)時,通過加熱電阻R的電流是1A.求此時電阻R0的電功率.

分析 (1)由銘牌上信息結(jié)合功率公式可求得電阻;
(2)根據(jù)Q=cm△t和P=$\frac{W}{t}$即可求出燒開水需要的時間;
(3)保溫時兩電阻串聯(lián),由串聯(lián)電路的特點和歐姆定律可求得電阻,由P=I2R求出電阻R0的電功率.

解答 解:(1)由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得,加熱電阻的阻值:R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{(220V)^{2}}{4400W}$=11Ω;
(2)把水燒開所吸收的熱量:Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×10kg×(100℃-23℃)=3.234×106J,
由P=$\frac{W}{t}$可得,燒開水需要的時間:t=$\frac{W}{P}$=$\frac{3.234×1{0}^{6}J}{4400W}$=735s;
(3)串聯(lián)后的總電阻:R=$\frac{U}{I}$=$\frac{220V}{1A}$=220Ω,
則保溫電阻:R0=R-R=220Ω-11Ω=209Ω;
電阻R0的電功率P=I2R0=(1A)2×209Ω=209W.
答:(1)加熱電阻的阻值是11Ω;
(2)將一滿壺初溫為23℃的水燒開需要的時間為735s;
(3)當(dāng)電水壺處于保溫狀態(tài)時,電阻R0的電功率是209W.

點評 本題考查生活中物理知識的應(yīng)用,要注意聯(lián)系電學(xué)知識解決生活中的物理應(yīng)用.

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