Question

如圖是一臺(tái)電熱飲水機(jī)，銘牌數(shù)據(jù)如表，圖是它的電路原理圖，其中S是溫控開(kāi)關(guān)，R₁是定值電阻，R₂是加熱電阻．

水桶容量	20L
熱水箱容量	1L
額定電壓	220V
加熱功率	440W
保溫功率	40W

（1）當(dāng)S______時(shí)，飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)．
（2）在加熱狀態(tài)下，飲水機(jī)正常工作時(shí)電路中的電流是多大？
（3）飲水機(jī)正常工作時(shí)，將熱水箱中的水從20℃加熱到70℃．需用時(shí)600s．求此加熱過(guò)程中：
①水吸收的熱量；　 ②飲水機(jī)消耗的電能．

Answer 1

已知：U_額=220V P_加熱=440W V=1L=1×10^-3m³ c=4.2×10³J/（kg?℃） ρ=1.0×10³kg/m³ △t=70℃-20℃t=600s
求：（2）I=？（3）①Q(mào)=？②W=？
解：
（1）S閉合時(shí)，R₁短路，R₂接入電路，此時(shí)電路消耗的功率為P₁=；
S斷開(kāi)時(shí)，R₁、R₁串聯(lián)接入電路，此時(shí)電路消耗的功率為P₂=
∵P₁＞P₂，∴S閉合為加熱狀態(tài)．
（2）∵P=UI，
∴飲水機(jī)正常工作時(shí)電路中的電流為I===2A；
（3）①∵ρ=，
∴水的質(zhì)量為m=ρV=1.0×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg；
水吸收的熱量為：Q=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×50℃=2.1×10⁵J；
②∵P=，
∴飲水機(jī)消耗的電能W=Pt=440W×600s=2.64×10⁵J．
答：（1）閉合；
（2）飲水機(jī)正常工作時(shí)電路中的電流為2A；
（3）①水吸收的熱量為2.1×10⁵J；
②飲水機(jī)消耗的電能為2.64×10⁵J．
分析：（1）用電器的工作狀態(tài)決定于實(shí)際功率，S閉合時(shí)，R₁短路，R₂接入電路；S斷開(kāi)時(shí)，R₁、R₁串聯(lián)接入電路．具體狀態(tài)用公式P=判斷；
（2）已知飲水機(jī)的加熱功率和額定電壓，利用公式I=得到加熱狀態(tài)的工作電流；
（3）①已知水箱的容積，可以得到水的質(zhì)量，已知水的質(zhì)量、比熱容、初溫度和末溫度，利用公式Q=cm△t得到水吸收的熱量；②已知水吸收的熱量和加熱時(shí)間，利用公式W=Pt得到消耗的電能．
點(diǎn)評(píng)：此題考查了用電器狀態(tài)的確定、電功率變形公式的應(yīng)用和熱量的計(jì)算，是一道電、熱綜合題，但難度不大．根據(jù)串聯(lián)電路電阻特點(diǎn)確定用電器工作狀態(tài)是解決第一步的關(guān)鍵．