Question

6．某飲水機(jī)的電路原理如圖，電熱絲R₁、R₀繞在出水管上，水經(jīng)過(guò)出水管時(shí)被加熱，通過(guò)開(kāi)關(guān)S可以選擇出溫水或開(kāi)水．開(kāi)水加熱電功率是2200W，出溫水時(shí)電路中電流是5A．電熱絲R₁、R₀電阻不隨溫度變化，水的比熱容c=4.2×10³J/（kg•℃）．求：
（1）現(xiàn)在需要100℃的開(kāi)水0.5kg，已知水的初溫是20℃，水需要吸收多少熱量？
（2）R₀的阻值是多少？
（3）飲水機(jī)正常工作，出溫水時(shí)1min內(nèi)R₁產(chǎn)生的熱量是多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)Q=cm△t可求得水需要吸收多少熱量；
（2）由電路圖可知，開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電路為R₀的簡(jiǎn)單電路，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，飲水機(jī)的功率最大，處于開(kāi)水工作狀態(tài)，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出R₀的電阻；
（3）開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，R₁與R₀串聯(lián)，飲水機(jī)處于溫水狀態(tài)，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$可求得R₁的阻值；
根據(jù)Q=I²Rt可求得出溫水時(shí)1min內(nèi)R₁產(chǎn)生的熱量．

解答 解：（1）水需要吸收熱量Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×0.5kg×（100℃-20℃）=1.68×10⁵J，
（2）由電路圖可知，開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電路為R₀的簡(jiǎn)單電路，飲水機(jī)處于開(kāi)水加熱狀態(tài)，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，R₀的電阻：
R₀=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{熱}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{2200W}$=22Ω；
（3）開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，R₁與R₀串聯(lián)，飲水機(jī)處于溫水工作狀態(tài)，
I=$\frac{U}{R}$可得，I=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{1}}$，
即5A=$\frac{220V}{22Ω+{R}_{1}}$，
解得R₁=22Ω，
1min內(nèi)R₁產(chǎn)生的熱量Q=I²R₁t=（5A）²×22Ω×60s=33000J．
答：（1）現(xiàn)在需要100℃的開(kāi)水0.5kg，已知水的初溫是20℃，水需要吸收1.68×10⁵J熱量；
（2）R₀的阻值是22Ω；
（3）飲水機(jī)正常工作，出溫水時(shí)1min內(nèi)R₁產(chǎn)生的熱量是33000J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功率公式和電熱公式的應(yīng)用，分清飲水機(jī)處于溫水和熱水狀態(tài)時(shí)電路的連接方式是關(guān)鍵．