【解题思路】(1) 电水壶是把电能转化为内能的装置,根据Q=cm(t-to)和W=Pt算出水吸收热量和消耗电能,继而求出电水壶效率η=Q/P×l00%;(2)根据题目中条件U实=U额(1-10%),求出实际电压,再根据R= 求出电阻,因为电阻不随电压和电流的改变而改变,从而求出实际功率:P实= ;(3)并联电阻丝后P总=P1+P2,所以P2=P总-P1……①。当用电高峰时P2=U实2/R2,P总=P额=2000w,带入①式后得R2 = 。将数字带入两公式,乙同学计算的R2小于甲同学计算的R2 乙同学的 R2接入电路后,电路消耗的总功率大于2000W,导线中的电流过大,存在安全隐患。
【答案】(1)①水吸收的热量:Q=cm(t-to)=4.2×l03J/(kg•℃)×2 kg×(100℃-20℃)=6.72×l05 J(1分)
②消耗的电能 :W=Pt=2000W×7×60s=8.4×105 J
能量转化效率:η= ×l00%= ×100%=80%.
(2)实际电压:U实=U额(1-10%)= 220V×(1-10%)=198V
电阻丝的电阻:R1= = =24.2Ω
实际功率:P1= = =1620W
(3)乙同学的R2 = 是错误的
莲山课件 原文地址:http://www.5ykj.com/shti/cusan/89883.htm
为使电水壶的功率在用电高峰时仍能达到2000W,
甲同学的推导:
并联电阻的电功率:
P2=P额-P1,
∵P=U2 /R ,
∴R2=U实2 /P额-P1 ;
乙同学的推导:
∵两电阻并联,
∴并联电路的电阻:R=R1+R2,(错)
∴实际总电功率:
P总=U 2实/R1+R2 =P额,
∴R2=U额2-U实2 /P额 ,该表达式是错误的;
乙同学计算出的阻值比R1小,电路消耗的总电功率大于2000W,电路中的电流过大,易引起火灾.
电水壶在用电高峰时的功率P额=2000W,而这时对应的电压为电源电压,U实^2/P额等于并联总电阻,利用并联电路的电阻关系可求
U额^2-U实^2/P额分开就是U额^2/P额 - U实^2/P额 这是电水壶的电阻减去并联总电阻,结果是R2的阻值吗