Question

【題目】飲水機(jī)是一種常用的家用電器，其加熱水槽部分工作原理電路圖如圖所示，其中S是一個(gè)溫控開關(guān)，R1為電加熱管，當(dāng)飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)時(shí)，水被迅速加熱，達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，S自動(dòng)切換到另一處于保溫狀態(tài)．請(qǐng)回答下列問題：

（1）A、B是兩種不同顏色的指示燈．如果用紅色表示正在對(duì)水加熱，黃色表示保溫，請(qǐng)標(biāo)明指示燈的顏色，應(yīng)該是A為 色，B為 色．

（2）若飲水機(jī)加熱時(shí)加熱管的功率為550W，而保溫時(shí)加熱管的功率為88W，求電阻R2的阻值（不考慮溫度對(duì)阻值的影響，且不計(jì)指示燈的阻值）．

（3）若加熱水槽儲(chǔ)水1.0kg，將其從初溫20℃加熱到100℃，加熱管的熱效率為90%，試計(jì)算出加熱需要多少時(shí)間？

Answer 1

【答案】（1）紅；黃；

（2）電阻R2的阻值為132Ω；

（3）加熱需要678.8s

【解析】試題分析：（1）從圖中的電路可以看出，加熱時(shí)應(yīng)該是電加熱管正常工作，而保溫時(shí)應(yīng)該是電加熱管無法達(dá)到額定電壓而不能正確工作時(shí)的狀態(tài)，再結(jié)合串聯(lián)分壓的原理可以看出，當(dāng)給電加熱管串聯(lián)了一個(gè)新的電阻時(shí)，必然會(huì)使其電壓變小，不能正常工作，據(jù)此可判斷兩指示燈的顏色；

（2）已知加熱時(shí)加熱管的功率，根據(jù)公式R=可求R1的大小；根據(jù)公式P=I2R可求保溫時(shí)的電流，根據(jù)總電壓和電流求出電路的總電阻，最后根據(jù)串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)求出電阻R2的大小；

（3）根據(jù)Q吸=cm（t﹣t0）求出水吸收的熱量，利用η=×100%求出消耗的電能，最后根據(jù)P=求出加熱管所需的加熱時(shí)間．

解：（1）讀圖可知，當(dāng)電加熱管與指示燈A串聯(lián)時(shí)，能在額定電壓下工作，此時(shí)指示燈應(yīng)為紅色；當(dāng)電加熱管與R2串聯(lián)時(shí)，兩電阻共同分擔(dān)電源電壓，使電加熱管不能正常工作，因此，處于保溫狀態(tài)，此時(shí)指示燈B應(yīng)為黃色．

（2）加熱時(shí)，加熱管的電功率P1=550W，由P=可得：

R1===88Ω，

保溫時(shí)，加熱管的電功率P2=88W，由P=I2R可得，通過加熱管的電流：

I===1A，

由I=可得，此時(shí)電路的總電阻：

R===220Ω，

因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，

所以，R2=R﹣R1=220Ω﹣88Ω=132Ω；

（3）水吸收的熱量：

Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg℃）×1.0kg×（100℃﹣20℃）=3.36×105J，

由η=×100%可得，消耗的電能：

W===×105J，

由P=可得，加熱所需要的時(shí)間：

t==≈678.8s．

答：（1）紅；黃；

（2）電阻R2的阻值為132Ω；

（3）加熱需要678.8s．