Question

【題目】無(wú)內(nèi)膽飲水機(jī)的原理如圖所示，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)改變“溫、開(kāi)水選擇開(kāi)關(guān)”的狀態(tài)（“斷開(kāi)”或“閉合”），可以選擇出溫水或開(kāi)水．已知該飲水機(jī)的額定電壓是220V，開(kāi)水加熱電功率是2200W，溫水加熱電功率是1100W．（已知：電熱絲R1、R0電阻不隨溫度變化，水的比熱容c=4.2×103J/（kg℃），取g=10N/kg）．問(wèn)：

（1）當(dāng)飲水機(jī)出溫水的時(shí)候“溫、開(kāi)水選擇開(kāi)關(guān)”的狀態(tài)是什么樣的？飲水機(jī)電熱絲R0的電阻是多少？
（2）現(xiàn)在需要100℃的開(kāi)水600g，已知水的初溫是20℃，如果電能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率是80%，飲水機(jī)正常工作時(shí)，燒開(kāi)這些水需要多少時(shí)間？
（3）和傳統(tǒng)的有內(nèi)膽的飲水機(jī)相比，這種無(wú)內(nèi)膽飲水機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是什么？（寫(xiě)出一條）

Answer 1

【答案】
（1）解：當(dāng)“溫、開(kāi)水選擇開(kāi)關(guān)”閉合時(shí)，只有電阻R0接入電路；
由P= 可知，此時(shí)飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)；

當(dāng)“溫、開(kāi)水選擇開(kāi)關(guān)”斷開(kāi)時(shí)，電阻R1和R0串聯(lián)接入電路，此時(shí)飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)；

根據(jù)題意可知，P加=2200W，

飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)時(shí)，只有電阻R0接入電路，
由P= 可知，R0= = =22Ω

答：當(dāng)飲水機(jī)出溫水的時(shí)候“溫、開(kāi)水選擇開(kāi)關(guān)”的狀態(tài)是斷開(kāi)的；飲水機(jī)電熱絲R0的電阻是22Ω；

（2）解：水吸收的熱量：

Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg℃）×0.6kg×（100℃﹣20℃）=2.016×105J；

由η= 可得：

W= = =2.52×105J；

由W=Pt可知：

t= = ≈115s．

答：燒開(kāi)這些水需要115s時(shí)間；

（3）答：和傳統(tǒng)的有內(nèi)膽的飲水機(jī)相比，這種無(wú)內(nèi)膽飲水機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是熱量損失少，更加節(jié)能．

【解析】（1）由圖知，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，只有電阻R0接入電路，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電阻R1、R0串聯(lián)，由電功率的公式P=可判斷飲水機(jī)所處狀態(tài)；
已知飲水機(jī)的加熱功率，由P=計(jì)算出電熱絲R0的阻值；
（2）先計(jì)算出水的質(zhì)量，然后根據(jù)Q吸=cm△t即可求出水吸收的熱量；
根據(jù)η=先計(jì)算出消耗的電能，然后由W=Pt計(jì)算燒開(kāi)開(kāi)水需要的時(shí)間；
（3）從熱量的損失和節(jié)能的角度分析解答．