2013年全国各地中考物理试题分类汇编--电学压轴题之电力热综合问题
【内容简介】1、(2013日照)随着城市化建设的发展,许多家庭都住进了高楼大厦,小丽家住进新楼后,为了淋浴的方便,购置了一款某型号的电热水器(其铭牌见下表),安装在卫生间的墙上。小丽在使用过程中发现:
(1)注满水的电热水器,在额定电压下连续加热40min,热水器上的温度示数由22℃上升到46.2℃。已知水的比热容为4.2×103J/(kg. ℃),水的密度为1.0×103kg/m3,求此过程中电热水器的热效率。
(2)该热水器在某时间段使用时,20min内产生的热量为2.4×106J,求通过电热水器的电流和它工作的实际电压。
(3)防电墙技术就是在电热水器内部形成永久性电阻,电热水器经防电墙处理后,使人体承受的电压不高于20V,保证异常漏电情况下,接触热水器的人的安全。如图所示,若人体的最大电阻为20MΩ,试求防电墙的电阻。
某型号电热水器
额定电压/V 220
额定电功率/W 2420
容积/dm3 50
商品特征:安全防电墙、防水、防尘、防潮
(1)水箱中水的质量为m=ρV
水箱中的水吸收的热量 Q=cmΔt
水箱中的水在额定电压下连续加热40min消耗的电能为W=Pt
电热水器加热时的热效率为η= Q/W=cmΔt / Pt
η=4.2×103J/(kg. ℃) ×1.0×103kg/m3×50×10-3m3×(46.2℃-22℃)/(2420W×40×60s)=87.5%
(2)由P=U2/R得,电热水器的电阻R=U额2/P额=(220V)2/2420W=20Ω
将Q=2.4×106J,R=20Ω,t=20×60s=1200s带入Q=I2Rt 解得通过热水器的电流I= 10A
由U=IR=10A×20Ω=200V
(3)在异常漏电的情况下,人体与防电墙串联,电流相等,即:U人/R人=U墙/R墙
U人+ U墙=220V
.........
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