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微专题五 电功、电热的相关计算
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1.(2023·抚州模拟)如图甲所示是皓皓家新购买的电热水壶,他发现水壶有一铭牌如表所示.待电热水壶注满水后,他关闭了家中的其他用电器,只让电热水壶工作,观察到家里电能表的转盘1 min转了50圈,能使壶中水的温度从25 ℃升高到35 ℃.请你结合电热水壶上的铭牌和如图乙所示的电能表实物图提供的有关参数信息,忽略温度对电阻的影响.求:
型号 SYL—520
额定电压 220 V
频率 50 Hz
额定功率 1 210 W
容量 1 L
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(1)电热水壶正常工作的电阻.
答案:(1)40 Ω
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(2)电热水壶中水的温度从25 ℃升高到35 ℃吸收的热量.[c=4.2×103 J/(kg·℃)]
答案:(2)4.2×104 J
(2)电热水壶注满水的体积:V=1 L=10-3 m3,
水的质量:m=ρV=1.0×103 kg/m3×10-3 m3=1 kg,
水的温度从25 ℃升高到35 ℃吸收的热量:
Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(35 ℃-25 ℃) =4.2×104 J.
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(3)电热水壶的烧水效率.
答案:(3)70%
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(4)用电高峰时,电热水壶的实际功率只有1 000 W,则用电高峰时电热水壶实际电压是多少?
答案:(4)200 V
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2.(2023·吉安模拟)小星家有一台养生壶(如图甲),他发现该养生壶有加热和保温两种功能.图乙是其内部电路的简化图,R1和R2均为加热电阻,通过旋钮开关可以切换加热和保温两种功能.该养生壶铭牌上的部分信息如表所示.
养生壶容量 2 L
额定电压 220 V
保温功率 242 W
加热功率 1 100 W
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(1)该养生壶允许装入水的最大质量为多少?
答案:(1)2 kg
(1)允许装入水的最大体积V=2 L=2×10-3 m3,
允许装入水的最大质量为
m=ρV=1.0×103 kg/m3×2×10-3 m3=2 kg.
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(2)电阻R2的阻值为多少?
答案:(2)156 Ω
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(3)用该养生壶加热1 kg的水,使其温度由12 ℃升高到100 ℃、所用时间为420 s,求该养生壶的加热效率.[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
答案:(3)80%
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3.如图所示,是某型号的空气炸锅的电路简图.该空气炸锅具有高温和低温两个挡位,其部分铭牌参数如表所示.求:
最大容积 4.5 L
额定频率 50 Hz
额定电压 220 V
高温挡功率 1 200 W
低温挡功率 500 W
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(1)电阻R2的阻值;
答案:(1)96.8 Ω
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(2)空气炸锅处于高温挡时,将200 g、20 ℃的薯条加热到170 ℃,薯条吸收的热量;[薯条的比热容c=3.6×103 J/(kg·℃)]
答案:(2)1.08×105 J
(2)薯条吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=3.6×103 J/ (kg·℃) ×200×10-3 kg× (170 ℃- 20 ℃)=1.08×105 J.
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(3)上述加热过程耗时100 s,该空气炸锅的加热效率.
答案:(3)90%
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4.如今许多汽车后视镜有自动加热功能,如图是一款汽车的后视镜(图甲)及其加热电路原理图(图乙),该后视镜分别有防雾、除雨露、除冰霜三种功能,三种功能依次需要更高的热量,分别由三个挡位控制.已知电路中电阻阻值均为100 Ω,电源电压为100 V.
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(1)当开关旋至“1”挡时,求电路中的电流.
答案:(1)0.5 A
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(2)通过分析说明,“2”挡位对应什么功能?
答案:(2)除雨露
(2)由题知,防雾、除雨露、除冰霜依次需要后视镜提供更高的热量,所以各挡的功率关系为P防雾<P除雨露<P除冰霜;
由图知,旋钮接1时,两电阻串联;旋钮接2时,只有一个电阻接入电路中;旋钮接3时,两电阻并联,由题知,电源电压一定,旋钮接1时电阻最大,功率最小;旋钮接2时,功率较大;旋钮接3时,功率最大,所以,旋钮开关1挡是防雾,旋钮开关2挡是除雨露,旋钮开关3挡是除冰霜.
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(3)若后视镜玻璃的质量为400 g,玻璃的比热容为0.75×103 J/(kg·℃),当开关旋至“3”挡时,该电路工作1 min,若不考虑热损失,可使后视镜玻璃温度升高多少?
答案:(3)40 ℃
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5.浴霸是安装在浴室可供取暖和照明的家用电器,某浴