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李佳同学家里的电热饮水机有加热和保温两种状态,这两种状态轮流工作,完全由温控开关...

李佳同学家里的电热饮水机有加热和保温两种状态,这两种状态轮流工作,完全由温控开关S自动控制:当胆内水的温度被加热到90℃时,加热状态就停止而进入保温状态;当胆内水的温度降到60℃时,加热状态就启动.如图是该饮水机的电路原理图.李佳同学通过观察还发现:当胆内装有1千克水时,饮水机的加热状态每次只启动5分钟就停止.问:
(1)温控开关S在何种状态(断开或闭合)时,饮水机处在保温状态?这时饮水机的电功率是多少?
(2)在加热状态中,饮水机把电能转化为水的内能的效率是多少?[已知水的比热容为4.2×103J/]
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(1)电源电压不变,根据开关S的通断可得出电路中不同的阻值,则根据功率公式可求得不同的功率,根据功率的大小可判定保温状态,并能求出电功率; (2)由题意可知加热状态的功率,则由电功公式可求得加热水所消耗的电能;由水的比热公式可求得水升高的90℃时所需要的热量,由可求得饮水机的效率. 【解析】 (1)当S断开时,只有R1接入电路;而当S闭合时,电路中两电阻并联,则总电阻小于R1的阻值,则由功率公式P=得,S闭合时,电路中功率大,S闭合时,为加热状态;当S断开时,为保温状态;此时饮水机的电功率P===40W; (2)加热时水升温吸收的热量Q=mc△t=1kg×4.2×103J/(kg•℃)×(90℃-60℃)=1.26×105J; 饮水机加热所需时间t=5min=5×60s=300s; 饮水机消耗的电能W=()t=[]×300s=1.572×105J; 则饮水机的电能转化为内能的效率为η=≈80.2%. 答:(1)当S断开时,饮水机处于保温状态,此时饮水机的电功率为40W; (2)饮水机的电能转化为内能的效率为80.2%.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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