Question

小波班上有一臺飲水機，它的銘牌如右表，工作電路如圖所示，S是溫控開關，可以自動控制飲水機的加熱或保溫狀態(tài)．問：

熱水箱容量	1.5L
額定電壓	220V
加熱功率	550W
保溫功率	44W

（1）當熱水箱中盛滿水時，水的質量是多少？
（2）在加熱狀態(tài)下，飲水機正常工作20min可以將滿箱的水從20℃加熱到100℃，則在此過程中：
①通過飲水機的電流是多少？飲水機消耗的電能是多少？
②水吸收的熱量是多少？[c_水=4.2×10³J/]
③飲水機的效率是多少？
（3）R₂的阻值是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）已知熱水箱的容量也就是已知水的體積，利用m=ρV計算水的質量；
（2）①已知加熱功率和額定電壓，利用I=計算電流；已知加熱功率和工作時間，利用W=Pt計算消耗的電能；
②已知水的質量和水的初溫、末溫，利用Q=cm（t-t）計算吸收的熱量；
③飲水機消耗的電能為總能量，水吸收的熱量為有用能量，利用η=計算飲水機的效率；
（3）當S斷開時，飲水機處于保溫狀態(tài)，此時電路中只有R₂，已知電源電壓和保溫功率，利用公式P=變形可計算電阻R₂的阻值．
解答：解：（1）水的質量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×1.5×10^-3m³=1.5kg；
（2）①此時通過飲水機的電流是：I_加===2.5A；
此時消耗的電能是：W=P_加t=550W×20×60s=6.6×10⁵J；
②水吸收的熱量是：Q_吸=cm（t-t）=4.2×10³J/（kg?℃）×1.5kg×（100℃-20℃）=5.04×10⁵J；
③飲水機消耗的電能為總能量：Q_總=W=6.6×10⁵J；
水吸收的熱量為有用能量，Q_吸=5.04×10⁵J；
故飲水機的效率為：η=×100%=×100%≈76.4%；
（3）分析題意可知，當S斷開時，飲水機處于保溫狀態(tài)．由公式P=得：
R₂===1100Ω．
答：（1）當熱水箱中盛滿水時，水的質量是1.5kg；
（2）在加熱狀態(tài)下，飲水機正常工作20min可以將滿箱的水從20℃加熱到100℃，則在此過程中：
①通過飲水機的電流是2.5A，飲水機消耗的電能是6.6×10⁵J；
②水吸收的熱量是5.04×10⁵J；
③飲水機的效率是74.6%；
（3）R₂的阻值是1100Ω．
點評：本題考查學生對實際用電器電功率的分析以及運用電功率公式結合歐姆定律計算相關物理量的能力，在計算過程中要注意單位的統(tǒng)一．