Question

電熱飲水機(jī)有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)（由機(jī)內(nèi)溫控開關(guān)S₀自動控制），從說明書上收集到如下表的參數(shù)和如圖所示的電路原理圖．求：

熱水箱容積	2L
額定電壓	220V
加熱時(shí)功率	440W
保溫時(shí)功率	40W

（1）當(dāng)S₀斷開時(shí)，飲水機(jī)處于

保溫

狀態(tài)（選填“加熱”或“保溫”）．
（2）求電R₂的阻值．
（3）求電熱飲水機(jī)在加熱狀態(tài)下的工作電流．
（4）若將水箱內(nèi)裝滿20℃的水，需要工作25min才能加熱到75℃．求加熱過程中水吸收的熱量和該電熱飲水機(jī)的加熱效率．

Answer 1

分析：（1）溫控開關(guān)S₀斷開時(shí)，只有R₂連入電路，分析電路電阻的大小，根據(jù)電功率公式分析電路功率大小可知飲水機(jī)處于哪種工作狀態(tài)．
（2）根據(jù)銘牌可知額定電壓和保溫功率，根據(jù)R=

U2

P

求出R₂的阻值；
（3）根據(jù)銘牌可知額定電壓和加熱功率，根據(jù)I=

P

U

求出飲水機(jī)在加熱狀態(tài)下的工作電流；
（4）先根據(jù)m=ρV求出水箱內(nèi)水的質(zhì)量，根據(jù)Q=cm△t求出水吸收的熱量，根據(jù)W=Pt求出電流做的功，利用η=

Q

W

求出該電熱飲水機(jī)的加熱效率．

解答：解：（1）當(dāng)S₀斷開時(shí)，只有R₂連入電路；當(dāng)S₀閉合時(shí)，R₁、R₂均被連入電路，且為并聯(lián)．
兩種情況相比，當(dāng)S₀斷開時(shí)電路電阻大，飲水機(jī)的工作電流較小，根據(jù)P=UI可知，此時(shí)飲水機(jī)消耗的電功率也較小．故當(dāng)S₀斷開時(shí)飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)．
（2）R₂的阻值為R₂=

U2

P保溫

=

(220V)2

40W

=1210Ω；
（3）電熱飲水機(jī)在加熱狀態(tài)下的工作電流I_加熱=

P加熱

U

=

440W

220V

=2A；
（4）水箱中的水質(zhì)量：
m=ρ_水V=1.0×10³kg/m³×2×10^-3m³=2kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t₂-t₁）=4.2×10³J/（kg?℃）×2kg×（75℃-20℃）=4.62×10⁵J，
電流做的功：
W=Pt=440W×25×60s=6.6×10⁵J，
∵該電路是純電阻電路，
∴Q_放=W，
飲水機(jī)的加熱效率：
η=

Q吸

W

×100%=

4.62×105J

6.6×105J

×100%=70%．
答：（1）當(dāng)S₀斷開時(shí)，飲水機(jī)處于 保溫狀態(tài)；
（2）電阻R₂的阻值1210Ω；
（3）電熱飲水機(jī)在加熱狀態(tài)下的工作電流為2A；
（4）加熱過程中水吸收的熱量為4.62×10⁵J，該電熱飲水機(jī)的加熱效率為70%．

點(diǎn)評：本題考查質(zhì)量、電流、電功、吸收熱量、效率等的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)利用電功率的公式結(jié)合電路圖對飲水機(jī)狀態(tài)的判斷．