有一种XX-88型号电水壶的铭牌如图1,图2是电水壶的电路图,R为加热器,温控器S是一个双金属片温控开关,当温度较低时,其处于闭合状态,加热器加热.当水沸腾后,会自动断开进入保温

问题描述:

有一种XX-88型号电水壶的铭牌如图1,图2是电水壶的电路图,R为加热器,温控器S是一个双金属片温控开关,当温度较低时,其处于闭合状态,加热器加热.当水沸腾后,会自动断开进入保温状态,从而实现了自动温度开关控制.若加热器电阻阻值随温度改变而发生的变化可忽略不计,则:
(1)电水壶正常工作时,其加热电阻的阻值是多大?
(2)若电水壶产生的热量全部被水吸收,现将2kg初温为23℃的水在1标准大气压下烧开需要多长时间?[水的比热容c=4.2×103J/(kg•℃)].
(3)当电水壶处于保温状态时,通过加热器的电流是0.2A,此时电阻R0的电功率是多少?

(1)由P=

U2
R
可知,加热电阻:R=
U 2额
P
=
(220V)2
1100W
=44Ω;    
(2)水吸收的热量:Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×2×10-3m3×1.0×103kg/m3×(100℃-23℃)=6.468×105J,
消耗的电能W=Q=6.468×105J,(1分)
由W=Pt可知,t=
W
P
=
6.468×105J
1100W
=588s=9.8min;             
(3)由I=
U
R
可知,总电阻:R=
U
I
=
220V
0.2A
=1100Ω,
因为串联电路总电阻等于各部分电阻之和,所以保温电阻:R0=R-R=1100Ω-44Ω=1056Ω,
R0的电功率:P0=I2R0=(0.2A)2×1056Ω=42.24W.
答:(1)电水壶正常工作时,其加热电阻的阻值是44Ω;
(2)若电水壶产生的热量全部被水吸收,现将2kg初温为23℃的水在1标准大气压下烧开需要9.8min;
(3)当电水壶处于保温状态时,通过加热器的电流是0.2A,此时电阻R0的电功率是42.24W.