問題詳情:
某中學爲解決同學們的飲水問題,給每個班級配備了一臺飲水機,如圖所示是該類型飲水機的工作電路原理圖.圖中R1、R2是發熱電阻,S1自動控制開關,S2是電源開關.當飲水機處於加熱狀態時,電路消耗的功率是500W;當飲水機處於保溫狀態時,電路消耗的功率是加熱狀態的.
初三(3)班的李明同學對飲水機產生了濃厚的興趣,她對本班飲水機工作情況做了如下統計:
(1)飲水機平均每天通電時間爲7.5小時;
(2)飲水機平均每天加熱和保溫的時間之比爲1:4;
(3)炎熱的夏天,該班平均每天喝1.5桶(約35L)純淨水.
據此,請你根據所學知識幫助李明同學解決以下幾個問題:
①說明開關S1、S2的通斷與飲水機工作狀態的關係,並計算電路中R1、R2的阻值;
②該飲水機每天消耗的電能;
③若每桶水8元,電價0.5元/度,則該班每天用於飲水的班費爲多少元?
【回答】
【考點】歐姆定律的應用;電功的計算.
【分析】(1)分析電路結構,電源電壓一定,由電功率公式P=判斷開關S1、S2接通與斷開時,
飲水機處於什麼狀態;由電功率公式P=的變形公式求出電阻R1、R2的阻值.
(2)根據題意求出飲水機加熱與保溫的時間,然後由電功率的變形公式求出飲水機消耗的電能.
(3)根據用水量與耗電量求出每天的花費.
【解答】解:(1)由電路圖可知,開關S2斷開時,飲水機停止工作;
開關S2閉合,S1斷開時,兩電阻串聯接入電路,電路電阻較大,
由電功率公式P=可知,此時功率越小,飲水機處於保溫狀態;
開關S1閉合時,電阻R2被短路,只有電阻R1接入電路,電路電阻較小,
由電功率公式P=可知,此時電功率越大,飲水機處於加熱狀態;
∵P=,∴電阻R1的阻值R1==═96.8Ω,
500W×=10W;
兩電阻的串聯阻值R=R1+R2===4840Ω,
R2=R﹣R1=4840Ω﹣96.8Ω=4743.2Ω;
(2)由題意知,飲水機每天加熱時間t1=7.5h×=1.5h,
保溫時間t2=7.5h×=6h,飲水機每天消耗的電能
W=P加熱t1+P保溫t2=0.5kW×1.5h+0.01kW×6h=0.81kW•h;
(3)每天用於飲水機的班費爲0.5元/度×0.81度+8元/桶×1.5桶=12.405元;
答:(1)開關S2閉合,S1斷開時,飲水機處於保溫狀態,
開關S2閉合,S1閉合時,飲水機處於加熱狀態;
電阻R1的阻值是96.8Ω,電阻R2的阻值是4743.2Ω.
(2)飲水機每天消耗的電能是0.81kW•h.
(3)每天用於飲水機的班費爲12.405元.
知識點:電功率
題型:計算題