Question

【題目】如圖所示是某具有保溫功能的電熱水壺電路原理圖，額定電壓為220V，當S1和S2同時閉合時，電熱水壺處于加熱狀態；當S1閉合，S2斷開時，R1，R2 同時工作，電熱水壺處于保溫狀態；電熱絲R1=40Ω，R2=1170Ω，工作過程中不計溫度對電熱絲電阻的影響，電熱水壺加熱效率為80%．若某次該電熱水壺將0.5kg的水從20℃加熱至沸騰所用時間為210s，求：

（1）S2斷開時，該電熱水壺的額定保溫功率是多少？

（2）若在將0.5kg的水加熱至沸騰過程中，水吸收了多少熱量？[水的比熱容c=4.2×103J/（kg℃）]

（3）這過程中電熱水壺消耗的電能是多少？實際工作電壓是多少？

Answer 1

【答案】（1）40W；（2）1.68×105J；（3）2.1×105 J；200V

【解析】（1）由圖電路知道，當S2 斷開、S1 閉合時，電阻R1 與R2 串聯，電熱水壺處于保溫狀態，此時電路的總電阻是：R=R1 +R2 =40Ω+1170Ω=1210Ω，

則電熱水壺的額定保溫功率：P保 =U2/R=(220V)2/1210Ω=40W；

（2）在一標準大氣壓下水沸騰的溫度是100℃，0.5kg的水吸收的熱量是：

Q吸=cm（t-t0）=4.2×103 J/（kg℃）×0.5kg×（100℃-20℃）=1.68×105 J；

（3）由η=Q吸/W知道，電水壺消耗的電能是：W=Q吸/η=1.68×105J/80%=2.1×105J，

電熱水壺的實際加熱功率是：P實=W/t=2.1×105J/210s=1000W，

當電熱水壺處于加熱狀態時，只有R1 連入電路中，

由P=U2/R知道，此時的實際電壓：U實=。