Question

16．西寧市某校物理興趣小組，對本班的電熱飲水機的工作原理進(jìn)行探究，了解到它有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)，當(dāng)S₀斷開時，飲水機處于保溫狀態(tài)，（R₁，R₂電阻不受溫度影響），如圖所示，從說明書上收集到了銘牌數(shù)據(jù)如表所示．
（1）求R₂的阻值？
（2）飲水機在加熱狀態(tài)下正常工作，熱水箱裝滿水，水從20℃加熱到80℃吸收的熱量是多少？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（3）飲水機在加熱狀態(tài)下正常工作，加熱效率為80%，熱水箱裝滿水，水從20℃加熱到80℃需多長時間？
（4）用電高峰期，實際電壓為200V，求當(dāng)飲水機處于保溫狀態(tài)時的功率？（結(jié)果保留兩位小數(shù)）．

熱水箱容積	2L
額定電壓	220V
加熱功率	840W
保溫功率	40W

Answer 1

分析 （1）當(dāng)S₀斷開時，飲水機處于保溫狀態(tài)，由圖可知只有R₂接入，已知保溫時的功率，則由功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可求得R₂的阻值；
（2）知道熱水箱的容積（裝滿水水的體積），利用密度公式求水的質(zhì)量，知道水的初末溫，利用吸熱公式求加熱這些水所需要的熱量；
（3）由電熱器的效率可求得需要消耗的電能，由電功公式可求得加熱所需要的時間；
（4）利用電功率公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出熱水器保溫狀態(tài)時的實際功率．

解答 解：（1）當(dāng)S₀斷開時，飲水機處于保溫狀態(tài)，由圖可知只有R₂接入，已知P_保溫=40W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得：
R₂=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保溫}}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{40W}$=1210Ω；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$可得水的質(zhì)量：
m=ρV=1.0×10³kg/m³×2×10^-3m³=2kg；
水升溫所吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/kg•℃×2kg×（80℃-20℃）=5.04×10⁵J；
（3）熱水器放出的熱量：
Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{5.04×1{0}^{5}J}{80%}$=6.3×10⁵J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，電流所做的功W=Q_放=Pt，
加熱所用的時間：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{6.3×1{0}^{5}J}{840W}$=750s；
（4）P_實=$\frac{{U}_{實}^{2}}{{R}_{1}}$=$\frac{（{200V）}^{2}}{1210Ω}$≈33.06W．
答：（1）R₂的阻值為1210Ω；
（2）水從20℃加熱到80℃吸收的熱量是5.04×10⁵J；
（3）飲水機在加熱狀態(tài)下正常工作，加熱效率為80%，熱水箱裝滿水，水從20℃加熱到80℃需750s；
（4）用電高峰期，實際電壓為200V，當(dāng)飲水機處于保溫狀態(tài)時的功率是33.06W．

點評 本題為電功與熱量的綜合計算題，考查了熱量的計算、電能的計算、電功率公式的應(yīng)用，此類問題在近幾年考試中出現(xiàn)的次數(shù)較多，從銘牌中得出相關(guān)信息并利用好是本題的關(guān)鍵．