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表I:
溫度t/℃102030405060708090
電阻R/Ω604230201510865
表Ⅱ:
型號FED-H50額定電壓交流220V
最大水量50kg頻率50Hz
額定內(nèi)壓0.75MPa額定功率2000W
(1)正常工作時,電熱水器的電阻是多少?
(2)若電熱水器內(nèi)的溫度控制在30℃~60℃之間,求銜鐵被吸下,電熱水器電路被斷開時,繼電器線圈的工作電流是多少?
(3)電熱水器正常工作時效率為90%,將整箱水從30℃加熱到60℃需要多長時間?

分析 (1)電熱器正常工作時的功率和額定功率相等,根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可出電熱水器的電阻;
(2)根據(jù)題意可知,水溫達到60℃時,銜鐵被吸下,熱水器電路被斷開,由表I可知,當溫度為60℃時熱敏電阻的阻值,進而求出串聯(lián)電路的總電阻,根據(jù)歐姆定律求出繼電器線圈的工作電流;
(3)根據(jù)Q=cm(t-t0)求出將整箱水從30℃加熱到60℃需要吸收的熱量;電能轉化為內(nèi)能的效率為η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$,據(jù)此求出電熱水器消耗的電能;根據(jù)W=Pt求出需要加熱的時間.

解答 解:(1)由表Ⅱ可知,電熱水器的額定功率P=2000W,
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得,電熱水器的電阻:
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{(220V)^{2}}{2000W}$=24.2Ω;
(2)由表I可知,熱敏電阻R1的阻值溫度的升高而減小,則控制電路中的電流會增大;
電熱水器內(nèi)的溫度控制在30℃~60℃之間,則水溫達到60℃時,銜鐵被吸下,此時R1=10Ω;
控制電路的總電阻:R=R1+R2=10Ω+10Ω=20Ω,
繼電器線圈中的電流:I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{總}}$=$\frac{6V}{20Ω}$=0.3A;
(3)將整箱水從30℃加熱到60℃需要吸收的熱量:
Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×50kg×(60℃-30℃)=6.3×106J;
電能轉化為內(nèi)能的效率η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$,
所以,消耗的電能:
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{6.3×1{0}^{6}J}{90%}$=7×106J;
根據(jù)P=$\frac{W}{t}$可得,加熱時間:
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{7×1{0}^{6}J}{2000W}$=3500s.
答:(1)正常工作時,電熱水器的電阻是24.2Ω;
(2)銜鐵被吸下,電熱水器電路被斷開時,繼電器線圈的工作電流是0.3A;
(3)電熱水器正常工作時效率為90%,將整箱水從30℃加熱到60℃需要3500s.

點評 本題考查了電阻、電流、熱量和時間的計算,關鍵是公式及其變形的靈活運用,要知道串聯(lián)電阻的規(guī)律,還要學會從題目所給信息中找到有用的數(shù)據(jù).

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