计算题 · 第2节 电功率

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随着冬季的到来,柱式水循环电暖器凭借稳定的供热效果和环保的设计理念,受到越来越多用户的青睐。小意家为了冬季房间采暖,如图甲所示。电暖器底部加热器的简化电路如图乙,其中 R1和 R2是电热丝,部分参数如表。小意将电暖器灌满水进行首次试用,用加热挡加热 10 分钟将水从 5℃升温到 65℃,当温度高于设置温度时电暖器自动转入保温工作状态。
题目配图
(1) 电暖器通电,底部加热器是通过________(选填 “做功” 或 “热传递”)方式增大内能的。电暖器还附有空气加湿器的功能,若向其中滴入芳香精油就能让房间充满芳香气息,这是________现象;
答案:做功;扩散
(2) 电暖器底部加热器的加热效率为多少?
答案:90%
(3) 电热丝 R1和 R2的阻值分别为多少 Ω?
答案:48.4Ω,44Ω
答案:(1) 做功;扩散;(2) 90%;(3) 48.4Ω,44Ω
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(1)加热器工作消耗电能,电流做功,通过做功的方式增大内能;房间充满芳香气息属于扩散现象,说明分子不停地做无规则运动。 (2)水的质量 m=ρV=1.0×103kg/m3×4.5×10‑3m3=4.5kg。水吸收热量 Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×4.5kg×(65‑5)℃=1.134×106J。消耗电能 W=P加热t=2.1×103W×10×60s=1.26×106J。加热效率 η=Q吸/W×100%=(1.134×106J)/(1.26×106J)×100%=90%。 (3)开关接 1、2 时,只有 R1接入电路,为保温挡;开关接 2、3 时,R1与 R2并联,总电阻小,功率大,为加热挡。保温挡 R1=U2/P保温=(220V)2/(1×103W)=48.4Ω。加热挡 R2的功率 P2=P加热‑P保温=2100W‑1000W=1100W;R2=U2/P2=(220V)2/1100W=44Ω。

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