Question

如圖甲是某學(xué)校使用的電開(kāi)水器，乙圖是簡(jiǎn)化電路（R₁、R₂都是加熱電阻）．當(dāng)加入冷水后，開(kāi)關(guān)接1位置，電開(kāi)水器處于加熱狀態(tài)，將水燒開(kāi)后，開(kāi)關(guān)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到2位置，電開(kāi)水器處于保濕狀態(tài)，電開(kāi)水器額定電壓為220V，容量為50L，加熱功率為5.5kW．[C_水=4.2×10³J/（kg•℃）]，求：

（1）R₁的電阻；

（2）將水箱裝滿(mǎn)20℃的水加熱到沸騰（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下 ），水吸收的熱量；

（3）加滿(mǎn)水燒開(kāi)后，電開(kāi)水器處于保溫狀態(tài)時(shí)，若無(wú)人接水，水每分鐘放出的熱量為6×10⁴J，為保持水溫不變，計(jì)算電阻R₂的阻值．

Answer 1

（1）S接1時(shí)，電路為R₁的簡(jiǎn)單電路，電路中的總電阻最小，電功率最大，飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)；

由P=可得，R₁===8.8Ω；

（2）水的體積：V=50L=50dm³=0.05m³，

由ρ=可得，水的質(zhì)量：

m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.05m³=50kg，

水吸收的熱量：

Q_吸=cm（t﹣t₀）

=4.2×10³J/（kg•℃）×50kg×（100℃﹣20℃）

=1.68×10⁷J；．

（3）若無(wú)人接水，水每分鐘放出的熱量為6×10⁴J，

則根據(jù)W=t得：R=t=×60s=48.4Ω，

∵出S接2時(shí)，兩電阻串聯(lián)，飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)；

∴R₂=R﹣R₁=48.4Ω﹣8.8Ω=39.6Ω．

答：（1）R₁的電阻為8.8Ω；

（2）將水箱裝滿(mǎn)20℃的水加熱到沸騰（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下 ），水吸收的熱量為1.68×10⁷J；

（3）為保持水溫不變，電阻R₂的阻值為39.6Ω．