如图是一个给冷水加热后向外供应热水的实验装置图.为了在同时开放进水管和出水管时,保证水箱内的贮水量及出水管流出 的水温度恒定,在箱内安装了两根阻值分别为R1 、R2 的电热丝来 进行加热,当滑动变阻器的滑片P 位于中点处,且3 与1 相连时, 装置能正常供应某一恒定温度的热水,此时电压表的示数为U1 , 电热丝发热的总功率为P ;当滑动变阻器的滑片P 位于距右端 1/3 处,且3 与4 相连时,装置能正常供应另一恒定温度的热水, 此时电压表的示数为U2 ,电热丝发热的总功率为P’,滑动变阻器 的功率为20 W. 已知U1: U2=2:1 ,P:P’=16:15. 求:
(1) 电热丝的阻值R1: R2 ;
(2) 若将1 与3 相连,同时4 与2 相连,滑动变阻器的滑片P 位于最右端来完成供热,电热丝产生2.88 ×106 J 的热量,则需要加热多长时间?(忽略热量损失)
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解:当滑动变阻器的滑片P 位于中点处,且3 与1 相连时,如图甲. 当滑动变阻器的滑片P 位于右端1/3 ,且3 与4 相连时,如图乙. 将1 与3 相连,同时4 与2 相连,滑动变阻哭的滑片P 位于最右端时,如 图丙.
(1)由图甲、图乙可得
R2=1.5R1.
(2)由图甲、图乙可得:
∴R=1.5R1=R2 ,
由图乙可得:R1: R2:=2:3:1(R1:R2:R=2:3:3),
PR1:PR2:PR=2:3:1, ∵PR=20W,
∴ P 总2 = PR1+PR2+PR = 40 W +60 W +20 W = 120 W.
由图丙得:R 总3=
由图乙可知:∵R=1.5R1 ∴R 总2=R1+R2+=R1+1.5R1+
= 3R1,
由图乙、丙可得:
∴ P 总3 =600 W.
由图丙可得:Q 并=W= P 总3.t ,