Question

13．某種電熱飲水機(jī)有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)（由機(jī)內(nèi)溫控開關(guān)S₀自動(dòng)控制），從它的說明書上收集到如下數(shù)據(jù)及如圖2所示的簡(jiǎn)化電路原理圖．熱水箱容量1L、額定電壓220V、加熱功率1000W、保溫功率44W．
（1）當(dāng)S閉合，S₀斷開時(shí)，飲水機(jī)處于保溫（填“加熱”或“保溫”）狀態(tài)．
（2）求：①一滿熱水箱水的質(zhì)量；②保溫時(shí)的電流．（1L=1×10^-3m³）
（3）將一滿熱水箱的水從20℃加熱到80℃需要吸收多少熱量？若加熱效率為90%，需要加熱多長(zhǎng)時(shí)間？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃），ρ_水=1.0×10³kg/m³]．

Answer 1

分析 （1）由圖根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分析開關(guān)不同狀態(tài)下電熱飲水機(jī)的工作情況；
（2）①根據(jù)密度公式計(jì)算一滿熱水箱水的質(zhì)量；
②由P=UI計(jì)算保溫時(shí)的電流；
（3）先根據(jù)吸熱公式計(jì)算水吸熱，再由效率公式和電功率公式計(jì)算加熱時(shí)間．

解答 解：
（1）由圖知，當(dāng)S閉合，S₀斷開時(shí)，只有R₂連入電路；當(dāng)兩個(gè)開關(guān)都閉合時(shí)，兩電阻并聯(lián)．電源電壓一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$知，只有R₂連入電路時(shí)電阻較大，電功率較小，即為保溫狀態(tài)；
（2）①由ρ=$\frac{m}{V}$可得一滿熱水箱水的質(zhì)量：
m=ρV=1×10³ kg/m³×1×10^-3m³=1kg；
②由P=UI可得保溫時(shí)的電流：
I=$\frac{{P}_{保溫}}{U}$=$\frac{44W}{220V}$=0.2A；
（3）將一滿熱水箱的水從20℃加熱到80℃需要吸收熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg．℃）×1kg×（80℃-20℃）=2.52×10⁵J；   
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$可得加熱水消耗的電能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{2.52×1{0}^{5}J}{0.9}$=2.8×10⁵J，
由P=$\frac{W}{t}$可得加熱時(shí)間：
t=$\frac{W}{{P}_{加熱}}$=$\frac{2.8×1{0}^{5}J}{1000W}$=280s．
答：（1）保溫；
（2）①一滿熱水箱水的質(zhì)量為1kg；②保溫時(shí)的電流為0.2A；
（3）將一滿熱水箱的水從20℃加熱到80℃需要吸收2.52×10⁵J的熱量，若加熱效率為90%，需要加熱280s．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電路識(shí)別、密度、熱量、電功率和效率公式的應(yīng)用，考查知識(shí)點(diǎn)多，綜合性，靈活運(yùn)用各公式是解題的關(guān)鍵．