Question

1．市場上有一種電熱飲水機，如圖2是飲水機的簡化電路圖，S是溫控開關(guān)，R₁是調(diào)節(jié)電阻，其阻值為176Ω，R₂是供加熱的電阻絲，飲水機的銘牌參數(shù)如圖1所示，若飲水機正常工作的加熱效率為90%，現(xiàn)將質(zhì)量為1.5kg，初溫為20℃的水在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下燒開需要吸收的熱量5.04×10⁵J需加熱時間為509s．已知C_水=4.2×10³J/（kg•℃）．（時間計算結(jié)果保留整數(shù)）當(dāng)飲水機處于保溫狀態(tài)時，他的保溫功率是44W．

Answer 1

分析 （1）一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點是100℃，又知道水的質(zhì)量、初溫和比熱容，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（2）知道水吸收的熱量和加熱效率，根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出消耗的電能，利用P=$\frac{W}{t}$求出加熱時間；
（3）當(dāng)S閉合時電路為R₂的簡單電路，電路中的電阻最小，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知電路的功率最大，處于加熱狀態(tài)，利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出R₂的阻值；當(dāng)S斷開時，R₁與R₂串聯(lián)，電路中的總電阻最大，電路中的電流最小，飲水機處于保溫狀態(tài)時，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，利用P=I²R求出保溫功率．

解答 解：（1）一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點是100℃，則把水燒開時水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃-20℃）
=5.04×10⁵J；
（2）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%可得，消耗的電能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{5.04×1{0}^{5}J}{90%}$=5.6×10⁵J，
由P=$\frac{W}{t}$可知，加熱時間：
t′=$\frac{W}{P}$=$\frac{5.6×1{0}^{5}J}{1100W}$≈509s；
（3）當(dāng)S閉合時，電路為R₂的簡單電路，電路中的電阻最小，電飲水機處于加熱狀態(tài)，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，R₂的阻值：
R₂=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{加熱}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{1100W}$=44Ω，
當(dāng)S斷開時，R₁與R₂串聯(lián)，電路中的總電阻最大，電飲水機處于保溫狀態(tài)，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路中的電流：
I_保溫=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{220V}{176Ω+44Ω}$=1A，
則電源水機的保溫功率：
P_保溫=（I_保溫）²R₂=（1A）²×44Ω=44W．
故答案為：5.04×10⁵；509；44．

點評 本題考查了吸熱公式、效率公式、電功公式、電功率公式的綜合應(yīng)用，分清電飲水機處于不同狀態(tài)時電路的連接方式是關(guān)鍵．