Question

【題目】無內膽飲水機的電路原理如圖所示，電熱絲R1、R2都繞在出水管上，水經過出水管時被加熱，通過改變開關S的通、斷狀態，可以選擇出溫水或開水．該飲水機的銘牌如表．忽略電熱絲R1、R2的阻值隨溫度的變化，不計各種熱損失，水的比熱容c=4.2×103J/（kg℃）．

額定電壓	220V
開水加熱功率	2200W
溫水加熱功率	1100W

（1）現在需要100℃的開水200g，已知水的初溫是20℃，水需要吸收多少熱量？

（2）當飲水機處于開水加熱狀態時，加熱上述水需要多少時間？（保留一位小數）

（3）S處于什么狀態時飲水機是溫水加熱狀態？為什么？

Answer 1

【答案】（1）水需要吸收6.72×104J的熱量；

（2）加熱上述水需要30.5s；

（3）當開關S斷開時，飲水機處于溫水加熱狀態；因為電阻R1和R2串聯接入電路，此時電路中的電阻最大，根據公式P=可知電壓不變，電阻越大，產生的熱量越少，處于溫水加熱狀態．

【解析】試題分析：（1）知道水的質量、初溫、末溫，根據Q=cm（t﹣t0）求出水吸收的熱量；

（2）知道功率和功，根據P=求出時間；

（3）飲水機所處的狀態根據開關S接通或斷開時連入的電阻即可判斷．當開關接通時，只有電阻R2接入電路，當開關S斷開時，電阻R1和R2串聯接入電路，由電功率的公式P=可判斷飲水機處于什么狀態．

解：

（1）水吸收的熱量：

Q=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg℃）×0.2kg×（100℃﹣20℃）=6.72×104J；

（2）飲水機消耗的電能：

W=Q=6.72×104J，

由P=得加熱時間：

t==≈30.5s；

（3）當開關S閉合時，只有電阻R2接入電路，由電功率的公式P=可知此時飲水機處于開水加熱狀態；

當開關S斷開時，電阻R1和R2串聯接入電路，此時飲水機處于溫水加熱狀態．

答：（1）水需要吸收6.72×104J的熱量；

（2）加熱上述水需要30.5s；

（3）當開關S斷開時，飲水機處于溫水加熱狀態；因為電阻R1和R2串聯接入電路，此時電路中的電阻最大，根據公式P=可知電壓不變，電阻越大，產生的熱量越少，處于溫水加熱狀態．