Question

（12分）無內(nèi)膽飲水機--管線機的電路原理如圖，電熱絲R1、R0繞在出水管上，水經(jīng)過出水管時被加熱，通過改變“溫、開水選擇開關(guān)”的狀態(tài)（“斷開”或“閉合”），可以選擇出溫水或開水．該飲水機的額定電壓是220V，開水加熱電功率是2200W，溫水加熱電功率是1100W．已知：電熱絲R1、R0電阻不隨溫度變化，水的比熱容c=4.2×103J/（kg?℃），水的密度ρ=1×103kg/m3，取g=10N/kg．問：

（1）“溫、開水選擇開關(guān)”的狀態(tài)和出溫水、開水的對應(yīng)關(guān)系如何？

（2）飲水機正常工作，出開水時電熱絲中的電流是多少？電熱絲R0的電阻是多少？

（3）現(xiàn)在需要100℃的開水500mL，已知水的初溫是20℃，水需要吸收多少熱量？如果電能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率是80%，飲水機正常工作時，燒開這些水需要多少時間？

 

Answer 1

（1）當開關(guān)S閉合時，只有電阻R0接入電路；此時飲水機處于加熱狀態(tài)；

當開關(guān)S斷開時，電阻R1和R0串聯(lián)接入電路，此時飲水機處于保溫狀態(tài)．

（2）飲水機正常工作，出開水時電熱絲中的電流是10A；電熱絲R0的電阻是22Ω；

（3）現(xiàn)在需要100℃的開水500mL，已知水的初溫是20℃，水需要吸收了1.68×105J的熱量；

如果電能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率是80%，飲水機正常工作時，燒開這些水需要的時間為95.45s．

【解析】

試題分析：（1）當開關(guān)S閉合時，只有電阻R0接入電路；由可知，電壓一定時，電阻越大，電功率越小，電阻越小，電功率越大。此時電路中的電阻較小，飲水機處于加熱狀態(tài)；當開關(guān)S斷開時，電阻R1和R0串聯(lián)接入電路，此時電路中的總電阻較大，飲水機處于保溫狀態(tài)．

（2）飲水機的額定電壓是220V，開水加熱電功率是2200W，由P=UI可知，飲水機出開水時電熱絲中的電流：

飲水機處于加熱狀態(tài)時，只有電阻R0接入電路，R0的電阻：

（3）水的質(zhì)量：m=ρV=1.0×103kg/m3×500×10-6m3=0.5kg；

水吸收的熱量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×0.5kg×（100℃-20℃）=1.68×105J；

電能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率是80%，所以消耗的電能：

飲水機正常工作時的功率是2200W，燒開這些水需要的時間：

考點：電功率的計算，熱量的計算，電功的計算，效率的應(yīng)用