小明家在不远处施工,临时用导线将电水壶和电水龙头(打开几秒钟就能流出热水)接入家中电能表(3000r/(kW•h)).如图所示。电水壶的规格为“220V 1210W”,电水龙头的规格为“220V 2420W”,当电路中单独使用电水壶烧水时,铝盘转动110r,用时120s。在电路中单独使用电水龙头洗漱时,用了180s。
导线、电水壶和电水龙头的电阻不随温度变化。求:
(1)电水壶和电水龙头的电阻;
(2)导线的电阻;
(3)在洗漱时,导线上产生的热量。
(1)电水壶和电水龙头的电阻分别为40Ω和20Ω;
(2)导线的电阻为4Ω;
(3)在洗漱时,导线上产生的热量为60500J。
【解答】
(1)电水壶的规格为“220V 1210W”,电水龙头的规格为“220V 2420W”,根据公式P=可知:
电水壶的电阻为:R壶===40Ω;
电水龙头的电阻为:R水龙头===20Ω;
(2)当电路中单独使电电用电水壶烧水时,消耗的电能为:W=kW•h=kW•h;
此时电路的总功率为:P实===1100W;
此时电水壶和导线的总电阻为:R总===44Ω;
由于导线与电水壶串联接入电路中,则导线的电阻为:R线=R总﹣R壶=44Ω﹣40Ω=4Ω;
(3)电水龙头和导线的总电阻为:R'=R线+R水龙头=20Ω+4Ω=24Ω;
此时导线和水龙头的功率为:P'===W;
根据公式P=I2R可知,I2=;
则导线上产生的热量为:Q=I2R't=×4Ω×180s=60500J。
【分析】(1)根据公式P=分别求出电水壶和电水龙头的电阻;
(2)根据电能表表盘转过的数目求出消耗的电能,根据P=求出电水壶和导线的功率;然后根据功率和电压求出总电阻,根据串联电路的电阻关系求出导线的电阻;
(3)根据导线的电阻和水龙头的电阻求出其总功率;根据焦耳定律求出产生的热量。
【点评】本题考查了电功率公式的灵活运用,关键是电能表参数理解和电能的求法,有较大的难度。