如图所示,R
1=20Ώ,闭合开关S后,电流表的示数为1.25A,电压表的示数为75V.
(1)电源的电压和电阻R
2的阻值是多少?
(2)在R
2的两端并联一条电热丝后,电流表示数变为2A,电压表示数变为60V,且刚好等于电热丝的额定电压,则电热丝的额定功率是多少?
(3)若用此电热丝对质量为10kg,初温为20℃的水加热,不考虑能量的损失,则要经多长时间水才沸腾?
[水的比热容为4.2×10
3J/,气压为1个标准大气压].
答案:
分析:(1)分析电路图可知两电阻串联在电路中,电压表测电阻R2的电压,根据欧姆定律和串联电路电压规律可计算电源的电压和电阻R2的阻值是多少.
(2)由图可知电压表示数即为电热丝两端的电压;由欧姆定律先求出流过R2的电流,则根据并联电路的特点可求出流过电热丝的电流,则由功率公式P=UI即可求得电热丝的额定功率.
(3)由比热公式可求得水烧开所需要的能量,则由电功公式可求得电热丝产生这样能量所需要的时间.
解答:解:(1)由欧姆定律可得:
R1两端的电压U1=IR1=1.25A×20Ω=25V;
电源电压:U=U1+U2=25V+75V=100V;
由欧姆定律得:R2的阻值:
.
(2)并联接入电热丝后,流经R2的电流:I2===1A,
由并联电路的电路规律可得:
流过电热丝的电流:I=I1-I2=2A-1A=1A;
由功率公式可得
电热丝的额定功率P=UI=60V×1A=60W.
(3)由比热公式可求得烧开水所需要的能量:Q=mc△t;
由电功公式Q=Pt可得:
则水沸腾所需要的时间:
t==5.6×104S.
答:(1)电源的电压为100V,电阻R2的阻值是60Ω;(2)电热丝的额定功率是60W;(3)要经过5.6×104S水才沸腾.