Question

3．如圖2所示是某品牌飲水機的簡化電路圖，S是溫控開關，R₁是調節(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．求：

（1）若飲水機正常工作的加熱效率為90%，現(xiàn)將質量為1.5kg，初溫為20℃的水在一標準大氣壓下燒開需要吸收的熱量是多少？需加熱多長時間？（時間計算結果保留整數(shù)）
（2）當飲水機處于保溫狀態(tài)時，他的保溫功率是多少？

Answer 1

分析 （1）利用水的吸熱公式Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量，再利用加熱效η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$求出消耗的電能，最后利用t=$\frac{W}{P}$求出加熱時間；
（2）先利用R=$\frac{{U}^{2}}{P}$求出加熱電阻R₂；再利用I=$\frac{U}{R}$求出保溫時的電流，最后利用P=I²R求出保溫功率．

解答 解：（1）水吸收的熱量為：
Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃-20℃）=5.04×10⁵J；
因為Q_吸=ηW，W=Pt所以電熱水壺把水燒開所用時間為：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{{Q}_{吸}}{ηP}$=$\frac{5.04×1{0}^{5}J}{90%×1100W}$≈509s；
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知：加熱電阻R₂=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{加熱}}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{1100W}$=44Ω，
當斷開S時，R₁、R₂串聯(lián)，電路處于保溫狀態(tài)，保溫時電路中電流I_保=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{220V}{176Ω+44Ω}$=1A，
P′=I_保²R₂=（1A）²×44Ω=44W．
答：（1）現(xiàn)將質量為1.5kg，初溫為20℃的水在一標準大氣壓下燒開需要吸收的熱量是5.04×10⁵J；需加熱509s；
（2）當飲水機處于保溫狀態(tài)時，他的保溫功率是44W．

點評 此題考查熱量的計算和功率公式的應用，涉及到的知識點比較多，主要分清何時處于保溫狀態(tài)，看懂電路的連接是解題關鍵．