Question

飲水機的電路圖如圖，S是溫控開關(guān)，R₂是供加熱的電阻絲，R₁是電阻．
（1）分析電路圖可知，當S______時，飲水機處于保溫狀態(tài)．（填“閉合”或“斷開”）
（2）加熱狀態(tài)額定功率為550W，正常工作時飲水機將熱水罐中0.6L、18℃的水加熱到93℃用時6min．求飲水機加熱狀態(tài)時的效率（水有效吸熱量與消耗電能之比）．
（3）飲水機在保溫狀態(tài)時加熱電阻絲R₂的功率是加熱狀態(tài)時的1/4，求R₁的阻值．

Answer 1

【答案】分析：（1）飲水機所處的狀態(tài)根據(jù)開關(guān)S接通或斷開時連入的電阻即可判斷；
（2）根據(jù)m=ρV求出水的質(zhì)量，利用吸熱公式Q=cm△t求出水吸收的熱量；然后利用電功公式W=Pt求出消耗的電能，利用η=×100%即可求出效率；
（3）根據(jù)加熱時的功率由R=求出R₂的電阻，再求出保溫時的總電阻；保溫狀態(tài)時R₁、R₂ 串聯(lián)，從而求出R₁ 的阻值．
解答：解：（1）當S接通時，只有供加熱的電阻絲R₂接入電路，飲水機則處于加熱狀態(tài)；當S斷開時R₁與R₂是串聯(lián)連接，電路中電阻阻值最大，功率最小，即處于保溫狀態(tài)．
故答案為：斷開．
（2）水的質(zhì)量m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.6×10^-3m³=0.6kg
水從18℃加熱到93℃吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×0.6kg×（93℃-18℃）=1.89×10⁵J
飲水機加熱6min消耗的電能為：
W=Pt=550W×6×60s=1.98×10⁵J
飲水機加熱的效率：
η=×100%=×100%≈95.5%；
答：飲水機加熱狀態(tài)時的效率為95.5%．
（3）加熱狀態(tài)下，S閉合，只有電阻R₂接入電路，飲水機的功率P₁=550W，電壓U=220V
∴R₂===88?
保溫狀態(tài)時R₂的功率是加熱時的，說明此時電阻R₂兩端的電壓變成原來的，為110V，
根據(jù)串聯(lián)分壓的特點，R₁和R₂的電阻相等，
所以：R₁=R₂=88Ω．
答：R₁的阻值是88Ω．
點評：本題重點考查了歐姆定律和功率公式的靈活運用，綜合性比較強，有一定的難度．