Question

19．如圖是一款壁掛式電熱水器的內(nèi)部簡化電路圖，R₁和R₂為相同的發(fā)熱絲，開關(guān)S₁可分別與觸點(diǎn)a、b接觸，電熱水器有低、中、高三個(gè)檔位的發(fā)熱功率．已知用高檔加熱時(shí)，可在5min內(nèi)將1kg水從20℃加熱到80℃．請分析和解答以下問題：
（1）當(dāng)開關(guān)S₁置于b端、S₂斷開時(shí)，電烤箱處于什么檔位？簡述理由．
（2）1kg水從20℃升溫到80℃，需要吸收多少熱量？
（3）若沒有熱損失，電熱水器高檔時(shí)的功率為多少W？

Answer 1

分析 （1）電烤箱的電壓一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知電阻越大，功率越小；利用開關(guān)的閉合情況判斷出此時(shí)電路的連接方式，分析出電烤箱處于什么檔位；
（2）已知水的體積，利用m=ρV求出水的質(zhì)量，根據(jù)Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（3）若沒有熱損失，W=Q_吸，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出電熱水壺的功率．

解答 解：（1）當(dāng)開關(guān)S₁置于b端、S₂斷開時(shí)，由圖可知兩電阻串聯(lián)，此時(shí)總電阻最大為R₁與R₂的和，由發(fā)熱功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知電阻越大，功率越小，因此電烤箱處于低檔位；
（2）水的質(zhì)量m=1kg，初溫t₀=20℃，終溫t=80℃，
水吸收的熱量：Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（80℃-20℃）=2.52×10⁵J，
（3）若沒有熱損失，W=Q_吸，
電熱水壺的功率P_高=$\frac{W}{t}$=$\frac{2.52×1{0}^{5}J}{5×60s}$=840W．
答：（1）當(dāng)開關(guān)S₁，置于b端、S₂斷開時(shí)，電烤箱處于低檔位；電路總電壓一定是，電阻越大，功率越小；
（2）1kg水從20℃升溫到80℃，需要吸收熱量2.52×10⁵J；
（3）若沒有熱損失，電熱水器高檔時(shí)的功率為840W．

點(diǎn)評 本題考查電功率、電阻、吸收熱量等的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是分析開關(guān)斷開與閉合時(shí)電路的連接情況，本題的重點(diǎn)是分析出電阻串聯(lián)時(shí)電功率最小，電阻并聯(lián)時(shí)電功率最大．