(2013?鎮(zhèn)江二模)某型號電水壺的銘牌如圖1,如圖2是電水壺的電路圖,R為加熱器,溫控器S是一個雙金屬片溫控開關,隨溫度變化閉合或斷開,從而實現(xiàn)了自動控制保溫和加熱兩種狀態(tài).加熱器電阻變化忽略不計,則:
(1)當S閉合時,電水壺處于
加熱
加熱
狀態(tài),電阻R0的作用是
分壓限流
分壓限流

(2)若電水壺的效率為84%,現(xiàn)將一滿壺23℃的水在標準大氣壓下燒開至少需要多長時間?[水的比熱容c=4.2×103J/(kg?℃)].
(3)當電水壺處于保溫狀態(tài)時,通過加熱器的電流是0.2A,此時電阻R0的電功率是多少?
分析:(1)當S閉合時電路為電阻R的簡單電路,當S斷開時電阻R、R0串聯(lián),根據(jù)串聯(lián)電路的電阻分壓特點和P=
U2
R
進行判斷電壺的狀態(tài);
(2)由Q=cm△t和m=ρV求出水所吸收的熱量,再根據(jù)效率公式和t=
W
P
求出加熱時間;
(3)保溫時兩電阻串聯(lián),由串聯(lián)電路的特點和歐姆定律可求得電阻,由P=I2R求出電阻R0的功率.
解答:解:(1)當S閉合時電路為電阻R的簡單電路,電阻較小,由P=
U2
R
可知,此時電功率大,故此時處于加熱狀態(tài);
當S斷開時電阻R、R0串聯(lián),根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點可知,R兩端分得的電壓變小,此時電功率最小處于保溫狀態(tài).
(2)水吸收的熱量為:
Q=cm(t2-t1)=cρV(t2-t1)=4.2×103J/(kg?℃)×1.0×103kg/cm3×2×10-3m3×(100℃-23℃)=6.468×105J,
由η=
Q
W
×100%可得,消耗的電能:
W=
Q
η
=
6.468×105J
84%
=7.7××105J,
由W=Pt可得,加熱時間:
t=
W
P
=
7.7×105J
1100W
=700s;
(3)由歐姆定律可得,串聯(lián)后的總電阻:
R=
U
I
=
220V
0.2A
=1100Ω,
∵串聯(lián)電路中的總電阻等于各分電阻之和,
∴保溫電阻:
R0=R-R=1100Ω-44Ω=1056Ω,
電阻R0的電功率:
P=I2R0=(0.2A)2×1056Ω=42.24W.
答:(1)加熱;分壓限流;
(2)在標準大氣壓下燒開至少需要700s;
(3)電阻R0的電功率是42.24W.
點評:本題考查了電阻、電功、質量、吸熱、效率等的計算,關鍵是公式及其變形式的靈活應用,綜合性較強,具有一定的難度.
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