解题思路:由电路图可知,(1)当双刀双掷开关掷向下方时,两电阻并联,电路的总电阻为单根电热丝电阻的一半,此时电路的总功率最大处于加热升温阶段,利用R=
U
2
P
求出其大小;
(2)当双刀双掷开关掷向上方时,两电阻串联,电路的总电阻为单根电热丝电阻的2倍,此时电路的总功率最小处于恒温加热阶段,利用Q=W=
U
2
R
t求出1min向环境散的热,利用欧姆定律求出通过加热器的电流;
(3)根据W=Pt求出电流做的总功,根据Q=cm△t求出胶吸收的热量,利用η=[Q/W]×100%求出加热器的效率.
(1)加热升温阶段、双刀双掷开关的状态应是掷向下方的,此时,两电阻并联,则P=
U2
R
2,
所以R=
2U2
P=
2×(220V)2
1210W=80Ω;
(2)保持恒温时,双刀双掷开关的状态应是掷向上方的,此时,两电阻串联.
1min向环境散热:
Q散=Pt=
U2
2Rt=
(220V)2
2×80Ω×60s=18150J,
通过加热器的电流:
I=[U/2R]=[220V/2×80Ω]=1.375A;
(3)电流做的功:
W=Pt=1210W×30×60s=2.178×106J,
胶吸收的热量:
Q=cm△t=3×103J/(kg•℃)×10kg×(80℃-20℃)=1.8×106J,
加热器的效率:
η=[Q/W]×100%=
1.8×106J
2.178×106J×100%≈83%.
答:(1)每根电热丝的阻值为80Ω;
(2)胶每1min向环境散热为18150J,此时通过加热器的电流为1.375A;
(3)加热器的效率约为83%.
点评:
本题考点: 电功率的计算;欧姆定律的应用.
考点点评: 本题考查了串联电路和并联电路的特点,以及电功率、电功、电阻、电流、吸热、效率的计算,关键是欧姆定律和电功率公式等灵活应用,难点是双刀双掷开关处于不同位置时电路串并联的辨别.