Question

11．如圖1所示的是一種WSH-500型號家用飲水機及銘牌，如圖2是飲水機的電路圖．

（1）在空格中填寫“亮”或“不亮”：當(dāng)溫控開關(guān)1、2都閉合時，加熱管正常工作，紅燈亮，綠燈不亮；當(dāng)水沸騰后，溫控開關(guān)1、2都斷開，加熱管不工作，其中R_紅遠遠小于R_綠，則紅燈不亮，綠燈亮．
（2）如果一次將0.5L初溫為20℃的水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下燒開，加熱管轉(zhuǎn)化的內(nèi)能是2.1×10⁵J，則燒水的效率為多大？[水的比熱容為4.2×10³J/（Kg•℃）]．
（3）如果加熱時電路的總電流為3A，則紅燈的電阻是多少Ω？

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，當(dāng)溫控開關(guān)1、2都閉合時，紅燈和加熱管并聯(lián)，綠燈被短路，有電流通過的燈泡量，沒有電流通過的燈泡不亮；當(dāng)水沸騰后，溫控開關(guān)1、2都斷開，綠燈與加熱管串聯(lián)，通過它們的電流相等，根據(jù)P=I²R比較兩燈泡實際功率之間的關(guān)系，功率較大的亮，功率太小的不亮；
（2）知道水的體積，根據(jù)密度公式求出水的質(zhì)量，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點為100℃，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量，根據(jù)效率公式求出燒水的效率；
（3）由表格數(shù)據(jù)可知加熱時通過加熱管的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點求出通過紅燈的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點和歐姆定律求出紅燈的電阻．

解答 解：（1）由電路圖可知，當(dāng)溫控開關(guān)1、2都閉合時，紅燈和加熱管并聯(lián)，綠燈被短路，則紅燈亮，綠燈不亮；
當(dāng)水沸騰后，溫控開關(guān)1、2都斷開，綠燈與加熱管串聯(lián)，通過它們的電流相等，
因燈泡的亮暗取決于實際功率的大小，且R_紅遠遠小于R_綠，
所以，由P=I²R可知，R_綠的實際功率較大能亮，R_紅實際功率太小不亮；
（2）水的體積：
V=0.5L=0.5dm³=5×10^-4m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×5×10^-4m³=0.5kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×0.5kg×（100℃-20℃）
=1.68×10⁵J，
燒水的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{Q}$×100%=$\frac{1.68×1{0}^{5}J}{2.1×1{0}^{5}J}$×100%=80%；
（3）由表格數(shù)據(jù)可知，加熱時通過加熱管的電流I_熱=2.2A，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，通過紅燈的電流：
I_紅=I-I_熱=3A-2.2A=0.8A，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，紅燈的電阻：
R_紅=$\frac{U}{{I}_{紅}}$=$\frac{220V}{0.8A}$=275Ω．
答：（1）亮；不亮；不亮；亮；
（2）燒水的效率為80%；
（3）紅燈的電阻是275Ω．

點評 本題考查了電路連接方式的判斷和電路的三種狀態(tài)、密度公式、吸熱公式、效率公式、并聯(lián)電路特點、歐姆定律的應(yīng)用，涉及到的知識點較多，綜合強；計算過程要注意單位的換算．