Question

【题目】某微型电加热器的工作电路如图甲所示，其中定值电阻R1=3Ω，电源电压保持不变，小明用此加热器的不同功率档分别给质量m=0.2kg的水加热，记录下水温随时间变化的关系如图乙中ɑ、b所示，设加热器加热水的效率η=84％且保持不变。已知水的比热容c水＝4.2×103J/(kg·℃)：

(1)水温由20℃上升到35℃时，水吸收的热量Q是多少？

(2)当电路中开关S1、S2都闭合时，对应记录的是图乙中的哪一条图线？

(3)求电源电压U；

(4)求定值电阻R2的阻值。

Answer 1

【答案】(1) 1.26×104J；(2)a图线；(3)15V；(4) 6Ω

【解析】

(1)在这个过程，水吸收的热量

Q=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg℃) ×0.2kg×(35℃-20℃)=1.26×104J

(2)由电路图知，当开关S1、S2都闭合时，电路中只有R1工作，电阻R2被短路；当开关S1闭合、S2断开时，电路中R1、R2串联。而电源电压在整个过程中保持不变，根据得，电路中电阻阻值越小，在相同时间内产生的热量越多，则水吸热越多，相同时间内升温越快，所以当电路中开关S1、S2都闭合时，对应记录的是图乙中的a图线；

(3)水温由20℃上升到35℃时，加热器产生的热量

由图线a知，这个过程所需时间为200s，根据得，电源电压

(4)由b图线可知，水温由20℃上升到35℃时，所需时间为600s，此时的工作电路是R1、R2串联。那么电路中的总电阻

则电阻

R2=R-R1=9Ω-3Ω=6Ω

答：(1)水温由20℃上升到35℃时，水吸收的热量Q是1.26×104J；

(2)当电路中开关S1、S2都闭合时，对应记录的是图乙中的a图线；

(3)电源电压U为15V；

(4)定值电阻R2的阻值是6Ω。