解题思路:(1)首先判断当开关S接1、2时,电路的连接情况,再判断电路中电阻的大小,最后利用公式P=
U
2
R
进行分析.
(2)在(1)题的基础上可知,饮水机在“加热”时,电路中只有R1,可利用公式R1=
U
2
P
计算电阻,饮水机在“保温”时,电路中R1和R2串联,可利用公式R=
U
2
P
计算总电阻,再利用串联电路中电阻的特点计算出R2的阻值.
(3)已知加热功率和时间,首先利用公式W=Pt计算消耗的电能,已知质量、比热容和温度变化,再利用公式Q=cm△t计算水吸收的热量,最后利用公式η=[Q/W]×100%计算效率.
已知:P热=500W P温=22W t=200s m=0.8kg T0=65℃T=90℃c=4.2×103J/(kg•℃)
求:R1=?R2=?η=?
(1)当开关S接1时,电路中只有R1,此时功率为P=
U2
R1
当开关S接2时,电路中R1和R2串联,此时功率为P=
U2
R1+R2;
所以当开关S接2时,饮水机处于“保温”挡位.
(2)∵P=
U2
R,
又∵饮水机在“加热”时,P热=500W,
∴R1=
U2
P热=
(220V)2
500W=96.8Ω,
又∵饮水机在“保温”时,P温=22W,
∴R总=
U2
P温=
(220V)2
22W=2200Ω,
R2=R总-R1=2200Ω-96.8Ω=2103.2Ω.
(3)∵P=[W/t],
∴W=P热t=500W×200s=1×105J,
Q=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×0.8kg×(90℃-65℃)=8.4×104J,
η=[Q/W]×100%=
8.4×104J
1×105J×100%=84%.
答:(1)当开关S接2时,饮水机处于“保温”挡位;
(2)R1、R2的阻值分别为96.8Ω和2103.2Ω;
(3)饮水机“加热”时的效率为84%.
点评:
本题考点: 电功与热量的综合计算;电功率的计算.
考点点评: 本题是一道电学与热学的综合应用题,与生活相连,使学生觉得学了物理有用,综合性较强,考查的内容较多,会用电功率公式变形计算电阻,知道串联电路的电阻规律,以及利用公式W=Pt计算消耗的电能和利用公式Q=cm(t-t0)计算热量.本题难点在第二问,要用到电功率的一个变形公式:R=U2P计算电阻,需要注意的是:P=I2R和P=U2R这两个公式在电功率计算题里要经常用到.