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如圖(9-6)所示電路,電熱器的電阻絲R1和定值電阻R2都是待測(cè),當(dāng)S1、S2都閉合時(shí),經(jīng)1分鐘,電熱器使水到達(dá)沸點(diǎn),已知水的初溫為20℃,水的質(zhì)量為484克,當(dāng)S1閉合S2斷開(kāi)時(shí),電熱器加熱同樣的初溫和質(zhì)量的水使其達(dá)到沸騰,需要4分鐘。求R1和R2的阻值多大?(熱損失不計(jì),電源電壓 220伏不變)
[分析]此題是一道電學(xué)和熱學(xué)的綜合題。電路是純電阻電路,當(dāng)S1、S2都閉合時(shí),定值電阻R2被局部短路,電路中只有 Rl工作;當(dāng)S1閉合S2斷開(kāi)時(shí),R2和R1串聯(lián)在一起工作。因?yàn)殡娏魍ㄟ^(guò) R1放出的熱量等于水吸收的熱量。 Q吸=Q放,只要利用吸收熱量公式 Q吸= Cm(t-t0)
解此題時(shí)要注意:①題中有個(gè)隱含條件是水的末溫是100℃;②兩次對(duì)水放熱的都是R1。
[解]水兩次吸收的熱量相等,
Q吸=Cm(t-t0)=4.2×103焦/千克·℃×0.484千克×(100℃-20℃)=162624焦
當(dāng)S1、S2都閉合時(shí),R1兩端的電壓等于電路的總電壓,根據(jù)焦耳
又∵Q放=Q吸=162624焦,
當(dāng)S1閉合S2斷開(kāi)時(shí),R14分鐘放出的熱量和前一次一樣多,但R1兩端電壓只是總電壓的一部分U1。則有
U |
I |
6V |
1A |
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