解题思路:(1)电源电压U不变,由P=
U
2
R
可知,电阻越大电功率越小,电饭煲处于保温状态,电阻越小电功率越大,电饭煲处于加热状态;
(2)加热时,电路为R1的简单电路,根据R=
U
2
P
求出R1的阻值;保温时,两电阻串联,先求出总电阻,再根据电阻的串联求出R2的阻值;
(3)由铭牌可知电水壶的允许最大容量即水的体积,利用密度公式变形即可求出水的质量,1标准大气压下水的沸点是100℃,再根据Q吸=cm(t-t0)求出水吸收的热量;
(4)根据W=Pt求出消耗的电能,利用效率公式求出电热器的效率.
(1)由电路图可知,温控开关闭合时,电路电阻最小,电饭煲处于加热状态;温控开关断开时,两电阻串联,电路电阻最大,电饭煲处于保温状态.
(2)加热时,电路为R1的简单电路,
根据P=
U2
R可得,电阻R1的阻值:
R1=
U2
P加热=
(220V)2
1100W=44Ω,
保温时,两电阻串联,则电路中的总电阻:
R=
U2
P保温=
(220V)2
22W=2200Ω,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴R2=R-R1=2200Ω-44Ω=2156Ω;
(3)根据ρ=[m/V]可得,水的质量:
m=ρV=1×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.5kg,
1标准大气压下水的沸点是100℃,则水吸收的热量:
Q=cm(t-t0)
=4.2×103J/(kg•℃)×1.5kg×(100℃-20℃)
=5.04×105J;
(4)电热水器正常工作时的功率为1100W,10min消耗的电能:
W=Pt=1100W×10×60s=6.6×105J;
电热器的效率:
η=
Q吸
W×100%=
5.04×105J
6.6×105J×100%≈76.4%.
答:(1)闭合;断开;
(2)电热水器中电阻R1、R2的阻值各为44Ω、2156Ω;
(3)加热过程中水所吸收的热量是5.04×105J;
(4)电热器的效率约为76.4%.
点评:
本题考点: 电功与热量的综合计算.
考点点评: 本题是一道电学与热学的综合应用题,涉及到了电功率公式、串联电路的特点、密度公式、吸热公式、电功公式、效率公式的应用,综合性强;与生活相连,使学生觉得学了物理有用.