Question

13．如圖1所示是家庭、賓館常用的電熱水壺及其電路原理圖．電熱水壺最多能裝1L的水，有加熱和保溫兩個(gè)檔，定值電阻R₁的阻值為2156Ω，電熱絲R₂的阻值為44Ω．求：
（1）開(kāi)關(guān)S₁、S₂分別處于什么狀態(tài)時(shí)，電熱水壺處于加熱狀態(tài)？此時(shí)電熱水壺的電功率是多少？
（2）在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下將一壺30℃的水燒開(kāi)需要5分鐘．則燒開(kāi)這壺水消耗的電能是多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電阻越小，電功率越大；當(dāng)開(kāi)S₁閉合、S₂斷開(kāi)時(shí)，兩電阻串聯(lián)，再閉合開(kāi)關(guān)S₂時(shí)，只有R₂工作；
（2）根據(jù)W=UIt=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出燒開(kāi)這壺水消耗的電能．

解答 解：（1）由電路圖可知，當(dāng)開(kāi)S₁閉合、S₂斷開(kāi)時(shí)，兩電阻串聯(lián)，再閉合開(kāi)關(guān)S₂時(shí)，只有R₂工作，
根據(jù)公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電阻越小，電功率越大，
所以當(dāng)開(kāi)S₁閉合、S₂斷開(kāi)時(shí)電熱水壺處于保溫狀態(tài)，當(dāng)S₁、S₂均閉合時(shí)電熱水壺處于加熱狀態(tài)；
則加熱功率為：P=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{（220V）^{2}}{44Ω}$=1100W；
（2）燒開(kāi)這壺水消耗的電能：
W=UIt=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$t=$\frac{（220V）^{2}}{44Ω}$×5×60s=3.3×10⁵J；
答：（1）開(kāi)關(guān)S₁、S₂均處于閉合狀態(tài)時(shí)，電熱水壺處于加熱狀態(tài)；此時(shí)電熱水壺的電功率為1100W；
（2）燒開(kāi)這壺水消耗的電能是3.3×10⁵J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電功率、吸收熱量、消耗電能，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是知道開(kāi)關(guān)斷開(kāi)與閉合時(shí)電熱水壺的狀態(tài)的判斷，解題過(guò)程中要注意單位的換算．