Question

4．探索班為了解決同學(xué)們的飲水問題，購置了一臺飲水機，其銘牌如下表所示．如圖是飲水機的電路圖，S是用感溫材料制造的溫控開關(guān)，R₁是電阻，R₂是供加熱的電阻絲．
（1）用公式分析，S處于什么狀態(tài)（閉合或S斷開），飲水機處于保溫狀態(tài)．
（2）在加熱狀態(tài)下，飲水機正常工作時電路中的電流是多大？
（3）在飲水機的熱水罐中0.6kg水，正常工作，使水從30℃的加熱到80℃，用了5min20秒時間．用這些信息及數(shù)據(jù)，計算該飲水機加熱狀態(tài)時的效率．[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]（結(jié)果精確到1%）

	50Hz	環(huán)境溫度	10℃～38℃
加熱功率	550W	環(huán)境濕度	≤90%
額定電壓	220V	制熱水能力	≥90℃5L/h

Answer 1

分析 （1）當(dāng)開關(guān)S接通時，只有電阻R₂接入電路，由電功率的大小P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，此時電功率較大，處于加熱狀態(tài)；當(dāng)S斷開時，R₁R₂串聯(lián)，此時R₂兩端電壓變小，功率變低，據(jù)此分析；
（2）在加熱狀態(tài)下，正常工作時電路中的電流根據(jù)飲水機加熱的額定電壓和額定功率，利用公式 I=$\frac{P}{U}$，便可算出結(jié)果；
（3）先利用吸熱公式求出水吸收的熱量；然后利用電功公式求出消耗的電能，即可求出效率．

解答 解：
（1）當(dāng)S斷開時，R₁R₂串聯(lián)，電源電壓U一定，總電阻R較大，電路中電流較小，由P=I²R可知，此時R₂的功率較小，故飲水機處于保溫狀態(tài)．
（2）在加熱狀態(tài)下，飲水機正常工作時，則U_額=220V，P_額=550W；
飲水機正常工作時電路中的電流：I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{550W}{220V}$=2.5A；
（3）水吸收的熱量：Q_吸=c_水m△t=4.2×10³J/（kg•℃）×0.6kg×（80℃-30℃）=1.26×10⁵J；
飲水機消耗的電能：W=Pt=550W×（5×60s+20s）=1.76×10⁵J；
該飲水機加熱狀態(tài)時的效率：η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$=$\frac{1.26×1{0}^{5}J}{1.76×1{0}^{5}J}$×100%≈72%．
答：（1）S處于斷開時，飲水機處于保溫狀態(tài)；
（2）在加熱狀態(tài)下，飲水機正常工作時電路中的電流是2.5A；
（3）該飲水機加熱狀態(tài)時的效率約為72%．

點評 這道題目綜合性比較強，將以前所學(xué)的內(nèi)能知識與電功的計算公式結(jié)合起來，考查學(xué)生對相關(guān)知識點的應(yīng)用能力，計算時注意單位的統(tǒng)一和書寫．