【題目】我國北方冬天比較寒冷,許多家庭安裝了一種利用電來取暖的床﹣﹣“韓式電熱坑.其工作電路可簡化為如圖所示,其中K為保護(hù)開關(guān),平常處于閉合狀態(tài),當(dāng)溫度超過某一警戒溫度時(shí)自動(dòng)斷開,扇形導(dǎo)體S為旋轉(zhuǎn)型選檔開關(guān),可繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn),每次都和相鄰的兩觸點(diǎn)同時(shí)接觸,從而實(shí)現(xiàn)關(guān)、低、中、高四個(gè)檔位的轉(zhuǎn)換(檔位順序未知,電功率越大檔位越高).小明在家里利用所學(xué)的物理知識(shí)來測量該電熱炕的電功率.他先關(guān)閉家里其它所有的用電器,然后將S旋轉(zhuǎn)到與觸點(diǎn)1、2連接,觀察發(fā)現(xiàn)家里標(biāo)有“3000r/kWh的電能表的轉(zhuǎn)盤在1min內(nèi)剛好轉(zhuǎn)了20轉(zhuǎn).已知R1R2是發(fā)熱電阻,R2的阻值是R12倍,其它電阻忽略不計(jì),小明家電壓恒為220V.完成下列問題:

1)當(dāng)S與觸點(diǎn)1、2接觸時(shí),電熱炕功率是多少?

2)當(dāng)電熱坑處于低檔時(shí),電路中通過O點(diǎn)的電流是多少?

3)當(dāng)該電熱炕處于低檔,且正常工作30min,所消耗的電能可使1.8L水從25℃升高到多少攝氏度?[無熱損失,c=4.2×103J/kg℃),結(jié)果保留1位小數(shù)]

【答案】(1400W;(20.9A;(372.6℃

【解析】試題分析:(1)分析可知,當(dāng)S與觸點(diǎn)1、2接觸時(shí),電路為R1的簡單電路,1min內(nèi)電熱炕消耗的電能W1=20r/3000r/kWh=1/150kWh=2.4×104J,由P=W/t可得,電熱炕功率P1=W1/t=2.4×104J/60s=400W;

2)由P=U2/R可得,R1=U2/P1=220V2/400W=121Ω,當(dāng)S與觸點(diǎn)3、4接觸時(shí)處于抵擋,此時(shí)只有R2工作,電路中通過O點(diǎn)的電流;I=U/R2=U/2R1=220V/242Ω≈0.9A;(3)由ρ=m/V可得,1.8L水的質(zhì)量m=ρV=1.0×103kg/m3×1.8×103m3=1.8kg,當(dāng)該電熱炕處于低檔,且正常工作30min,所消耗的電能W2=UIt=220V×10/11A×30×60s=3.6×105J,W2=Q=cm△t,即3.6×105J=4.2×103J/kg℃×1.8kg×t﹣25℃),

解得t=72.6℃,即水溫能升高到72.6℃。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(1)電阻R2連入電路的阻值;

(2)電源電壓U;

(3)現(xiàn)用阻值為10Ω的電阻替換R1,要求在移動(dòng)變阻器滑片P的過程中,不更換電表量程,兩電表的指針能達(dá)到滿刻度處,且電路能正常工作,求變阻器R2連入電路的阻值范圍.

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A. 室內(nèi)的人可以聽到室外小紅和小華的談話,且能分辨出他們所發(fā)出的聲音,這是因?yàn)樗麄z的音調(diào)不同

B. 彈琴時(shí)不斷用手指去控制琴弦的長度,這樣做是為了改變聲音的音色

C. 高音與低音,指的是聲音的強(qiáng)弱

D. 植樹木和種花草,既能美化環(huán)境也具有吸收、減弱噪聲的作用

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