Question

【題目】某型號(hào)電熱水瓶具有加熱、保溫、電動(dòng)出水及干燒斷電功能。其簡(jiǎn)化電路如圖所示。S1是壺底溫控開(kāi)關(guān)，通常閉合，當(dāng)壺底發(fā)熱盤(pán)的溫度達(dá)到120℃自動(dòng)斷開(kāi)。S2是壺壁溫控開(kāi)關(guān),按下時(shí)對(duì)水加熱，水燒開(kāi)后自動(dòng)斷開(kāi)，電熱水處于保溫狀態(tài)。S3是電動(dòng)出水開(kāi)關(guān)，按下時(shí)閉合，電磁泵將水抽出。已知電熱水瓶保溫功率為50W，加熱功率為1000W。

（1）電熱水瓶處于保溫狀態(tài)且不抽水時(shí)，電路中的電阻是多大?

（2）閉合S1，電磁泵兩端電壓為12V。已知R3阻值為200Ω，求電磁泵的電功率。

（3）若水燒開(kāi)后，S2沒(méi)有自動(dòng)斷開(kāi)，則瓶里的水燒干后，經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間，S1才會(huì)斷開(kāi)?已知發(fā)熱盤(pán)質(zhì)量為0.5kg，比熱容為0.5×103J/(kg℃)。設(shè)水燒干瞬間，發(fā)熱盤(pán)的溫度為110℃，不計(jì)熱損失。

Answer 1

【答案】（1）968Ω（2）12.48W（3）2.5s

【解析】

閉合開(kāi)關(guān)S1和S2，電阻R1和R2并聯(lián)，處于加熱狀態(tài)；只閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí)，只有電阻R2工作，處于保溫狀態(tài)；只閉合開(kāi)關(guān)S1和S3時(shí)，電動(dòng)機(jī)和電阻R3串聯(lián)，電磁泵將水抽出，電動(dòng)機(jī)工作。

（1）電熱水瓶處于保溫狀態(tài)且不抽水時(shí)，只有電阻R2工作，電路中的電阻：R2==968Ω；

（2）閉合S1、S3時(shí)，電動(dòng)機(jī)和電阻R3串聯(lián)，已知此時(shí)電磁泵兩端電壓為12V，則由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可得，電阻R3兩端的電壓：U3=U-U泵=220V-12V=208V，這一支路的電流為：I==1.04A，則電磁泵的電功率：P泵=U泵I=12V×1.04A=12.48W；

（3）瓶里的水燒干后，發(fā)熱盤(pán)吸收的熱量：Q吸=cmΔt=0.5×103J/（kg℃）×0.5kg×（120℃-110℃）=2500J；瓶里的水燒干后，S2沒(méi)有自動(dòng)斷開(kāi)（仍然是加熱狀態(tài)），不計(jì)熱損失，電流產(chǎn)生的熱量全部被發(fā)熱盤(pán)吸收，即W=Q放=Q吸，水燒干后到S1斷開(kāi)所需的時(shí)間：t==2.5s。

答：（1）電熱水瓶處于保溫狀態(tài)且不抽水時(shí)，電路中的電阻是968Ω；

（2）電磁泵的電功率為12.48W；

（3）若水燒開(kāi)后，S2沒(méi)有自動(dòng)斷開(kāi)，則瓶里的水燒干后，經(jīng)過(guò)2.5s時(shí)間，S1才會(huì)斷開(kāi)。