如图所示,是某种饮水机的电路图.饮水机上有“加热”和“保温”两个挡位.

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  • 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=500W P=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=500W,

    ∴R1=

    U2

    P热=

    (220V)2

    500W=96.8Ω,

    又∵饮水机在“保温”时,P=22W,

    ∴R=

    U2

    P温=

    (220V)2

    22W=2200Ω,

    R2=R-R1=2200Ω-96.8Ω=2103.2Ω.

    (3)∵P=[W/t],

    ∴W=Pt=500W×200s=1×105J,

    Q=cm(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.

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