题目

小明给家中喂养热带鱼的鱼缸设计了一个加热装置（如图甲），该装置电路如图乙所示：L为照明装饰小彩灯（标有“6V   3W”），为总开关，为温控开关（温度低于20℃自动接通，温度升高到24℃时自动断开），R是阻值为的电热丝。某次换水后，鱼缸内有10kg初温为19℃的水，闭合开关 ， L正常发光，R开始发热。请你用所学知识与小明一起解决下列问题[]： （1） 电源电压是多少？ （2） R开始发热到停止工作水吸收了多少热量？ （3） R开始发热到停止工作的时间是多少秒？（不考虑热量损失，电热丝产生热量均被水吸收。） 答案： 解：由题意可知，当闭合S1、S2时，此时照明装饰小彩灯L正常发光，所以照明装饰小彩灯L两端实际电压等于它的额定电压，然后根据并联电路的电压规律可知，电源电压与照明装饰小彩灯L的实际电压相等，即U=U实=U额=6V答：电源电压是6V。 解：由题意可知，水吸收的热量为Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×(24℃-19℃)=2.1×105J答：R开始发热到停止工作水吸收了2.1×105J的热量。 解：因为不考虑热量损失，电热丝产生热量均被水吸收，所以可得电热丝R开始发热到停止，放出的热量为Q放=Q吸=2.1×105J因为该电路是纯电阻电路，所以可以使用焦耳定律的变形公式Q=U2Rt可得，R开始发热到停止工作的时间是t=Q放RU2=2.1×105J×3Ω(6V)2=1.75×104s答：R开始发热到停止工作的时间是1.75×104秒。

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