精英家教網(wǎng)電熱器是現(xiàn)在家庭中常用的家用電器.小明家新買了一臺熱水器,熱水器上有這樣的銘牌:
額定電壓 220V 頻率 50Hz 防觸電保護類型 I級
額定功率 2000W 凈重 22kg 容積 20L
小明準備同爸爸一起安裝熱水器.
請你回答下列問題:
(1)他們應當選用圖中
 
號插座為熱水器插座,因為這種插座
 

(2)小明家客廳中安裝的是一盞“220V 60W”的白熾燈,如果只有這盞燈和電熱器連入電路,當他們正常工作時,電路中的電流和電阻會多大?
(3)電熱水器中裝滿水時,電阻絲產(chǎn)生的熱量只有80%被水吸收,那么將熱水器中的水從20℃加熱到80℃需要通電多長時間?
(4)媽媽認為客廳中使用40W的燈泡亮度就足夠了.但是家中有2個燈泡,標簽都模糊不清了,媽媽只記得一只是60W的、一只是40W的,不將燈泡連入電路,你有辦法分辨出兩只燈泡嗎?說明你的方法和理由.
分析:(1)熱水器的外殼是金屬外殼,為了防止觸電,要通過三孔插座接地線;
(2)此時電路的總功率等于為電熱器和白熾燈的功率之和,根據(jù)P=UI分別求出干路中的電流,再由歐姆定律求得電路中的總阻值;
(3)由表可知,電熱水器裝滿水時水的體積,利用密度公式計算出水的質量,根據(jù)Q=cm△t求出水吸收的熱量,再由效率、功率公式計算所要用的時間;
(4)由P=
U2
R
知,在額定電壓一定時,電阻越小,額定功率越大,60W比40W的白熾燈的電阻。60W和40W燈泡的燈絲長度相同,材料相同,電阻越小的越粗;通過觀察燈絲的粗細能辨別燈泡的功率.
解答:解:
(1)為了防止發(fā)生觸電現(xiàn)象,電熱水器必須接地線,而2插座有接地線的插孔,因此應選擇2號插座;
(2)電路中的總功率:
P=P1+PL=2000W+60W=2060W
根據(jù)P=UI可得,電路中的電流:
I=
P
U
=
2060W
220V
≈9.36A;
根據(jù)歐姆定律可得,電路中的電阻:
R=
U
I
=
220V
9.36A
≈23.5Ω; 
(3)根據(jù)ρ=
m
V
可得,將該電熱水器裝滿水時水的質量為:
m=ρV=1×103kg/m3×20×10-3m3=20kg,
水需要吸收熱量為:
Q=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×10kg×(80℃-20℃)=5.04×106J,
∵電阻絲產(chǎn)生的熱量只有80%被水吸收,
∴W=
Q
η
=
5.04×106J
80%
=6.3×106J,
根據(jù)P=
W
t
可得,加熱時間:
t=
W
P
=
6.3×106J
2000W
=3150s=52.5min;
(4)比較兩個燈泡的燈絲,燈絲粗的燈泡電阻小,額定功率大,也就是60W的燈泡;
因為在材料和長度相同時,燈絲粗的電阻小,由P=
U2
R
知,在電壓一定時,電阻小的燈泡功率大.
答:(1)(1)2;具有接地功;
(2)當他們正常工作時,電路中的電流和電阻分別為9.36A和23.5Ω;
(3)將熱水器中的水從20℃加熱到80℃需要通電52.5min;
(4)觀察燈絲,粗的為60W,細的為40W;因為在材料和長度相同時,燈絲粗的電阻小,由P=
U2
R
知,在電壓一定時,電阻小的燈泡功率大.
點評:本題是一道電流與熱學的綜合應用題,涉及了安全用電的知識,熱量、電功、電功率的計算及影響電阻的因素的分析,本題有一定的難度,解題時一定要認真分析.
練習冊系列答案
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220V 2000W 50HZ 22kg I級 20L
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(1)他們應當選用圖中的
 
號插座為熱水器插座,因為這種插座
 

(2)電熱水器中裝滿水時,電阻絲產(chǎn)生的熱量只有80%被水吸收,那么將熱水器中的水從20℃加熱到80℃需要通電多長時間?

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額定功率 2000W 凈重 22kg 容積 20L
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(1)他們應當選用圖中
2
2
號插座為熱水器插座,因為這種插座:
有接地線
有接地線

(2)小明家客廳中安裝的是一盞“220V 60W”的白熾燈,如果只有這盞燈和電熱器連入電路,當他們正常工作時,電路中的電流多大?同時工作30min電流共做了多少功?
(3)電熱水器中裝滿水時,電阻絲產(chǎn)生的熱量只有80%被水吸收,那么將熱水器中的水從20℃加熱到80℃需要通電多長時間?〔C=4.2×103J/(kg?℃)〕

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2
2
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能夠防止觸電
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使熱水器外殼與大地相連,可防止人體觸電
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