Question

在課外科技活動(dòng)中，小宇設(shè)想了兩種飲水機(jī)加熱電路的方案．

額定電壓	220V
加熱功率	880W
保溫功率	88 W
最高溫度	95℃
加熱效率	90%

方案1：如圖甲，R₁、R₂為電加熱管，都安裝在加熱水槽內(nèi)；
方案2：如圖乙，R₁是電加熱管，安裝在加熱水槽內(nèi)，R₂為定值電阻，安裝在加熱水槽外面．
電路中S是一個(gè)溫控開(kāi)關(guān)，當(dāng)水槽內(nèi)水溫低于80℃時(shí)，它位于加熱端，飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)，水被迅速加熱，溫度達(dá)到95℃時(shí)，S自動(dòng)切換到另一端，讓飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)．
小宇為它設(shè)計(jì)的飲水機(jī)制作了銘牌，銘牌上的主要技術(shù)參數(shù)如表所示．
回答問(wèn)題：（1）請(qǐng)對(duì)兩個(gè)電路進(jìn)行評(píng)估．設(shè)計(jì)合理的電路是_______（甲/乙）．簡(jiǎn)述其理由．理由：____________________________________________________________________________
（2）如果飲水機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖乙，從開(kāi)始通電到水溫升到最高，所用時(shí)間10min．則消耗的電能為_(kāi)________J，水的內(nèi)能增加了_______J．
（3）如果飲水機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖甲．加熱管R₁的電阻是多大？加熱管R₂的阻值是多大？
（4）為了顯示是加熱還是保溫，小宇在圖中的適當(dāng)位置串聯(lián)了兩個(gè)指針燈，用紅色表示正在對(duì)水加熱，綠色表示保溫．請(qǐng)你在甲圖安裝綠燈的位置處，畫(huà)出燈泡的符號(hào)．

Answer 1

（1）甲；甲圖所示的電路，保溫狀態(tài)時(shí)，電阻R₁、R₂消耗的電能都用于水的保溫．乙圖所示的電路，保溫狀態(tài)時(shí)，只有電阻R₁消耗的電能用于水的保溫，定值電阻R₂消耗的電能沒(méi)有得到利用．（學(xué)生若能說(shuō)明“乙圖，因R₁遠(yuǎn)小于R₂，R₂消耗的電能遠(yuǎn)多于R₁，保溫時(shí)能量的轉(zhuǎn)化效率很低”、“保溫狀態(tài)時(shí)，甲圖的能量的轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于乙圖”更好）．
（2）；  
（3）  
（4）位置正確

試題分析：（1）甲；甲圖所示的電路，保溫狀態(tài)時(shí)，電阻R₁、R₂消耗的電能都用于水的保溫．乙圖所示的電路，保溫狀態(tài)時(shí)，只有電阻R₁消耗的電能用于水的保溫，定值電阻R₂消耗的電能沒(méi)有得到利用．（學(xué)生若能說(shuō)明“乙圖，因R₁遠(yuǎn)小于R₂，R₂消耗的電能遠(yuǎn)多于R₁，保溫時(shí)能量的轉(zhuǎn)化效率很低”、“保溫狀態(tài)時(shí)，甲圖的能量的轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于乙圖”更好）．
（2）；  
（3）加熱管R₁的電阻  
保溫時(shí)總電阻     
加熱管R₂的阻值  
（4）位置正確
點(diǎn)評(píng)：此題是一道電學(xué)和生活實(shí)際相結(jié)合的試題，涉及到熱量、電功率等的計(jì)算，難度較大。