Question

圖甲是某型號飲水機的銘牌，圖乙是它的工作電路簡圖，其中R₁是限流電阻，R₂是加熱電阻，S₁是手動電源開關(guān)，S₂是自動溫控開關(guān)（電阻不計），當(dāng)熱水包中的水溫低于某設(shè)定溫度時，S₂會自動閉合；達(dá)到某設(shè)定溫度時，S₂會自動彈起．丙圖是飲水機正常工作時熱水包水溫隨時間變化的圖象，若熱水包的初水溫為20℃，質(zhì)量為0.5kg．求：[c_水=4.2×10³J/（kg℃）]
（1）飲水機正常工作時的最大電流是多少？
（2）從第0min至第5min，水吸收的熱量是多少？
（3）第0min至第5min內(nèi)，飲水機熱效率是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）已知飲水機的加熱功率和額定電壓，利用公式I=得到正常工作時的最大電流；
（2）由圖象得出水的末溫度，已知水的質(zhì)量、比熱容和初溫度、末溫度，利用公式Q=cm△t計算水吸收的熱量；
（3）已知加熱功率和加熱時間，可以得到消耗的電能；已知水吸收的熱量和消耗的電能，兩者之比就是飲水機的熱效率．
解答：已知：P_加熱=880W  U_額=220V  m=0.5kg  c=4.2×10³J/（kg?℃）△t=80℃-20℃=60℃t=5min=300s
求：（1）I_最大=？（2）Q=？（3）η=？
解：
（1）∵P=UI，
∴通過飲水機的最大電流為I_最大===4A；
（2）從第0min至第5min，水吸收的熱量：
Q=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×0.5kg×60℃=1.26×10⁵J；
（3）∵P=，
∴從第0min至第5min飲水機消耗的電能：
W=Pt=880W×300s=2.64×10⁵J，
飲水機的熱效率：
η=×100%=×100%≈48%．
答：（1）飲水機正常工作時的最大電流是4A；
（2）從第0min至第5min，水吸收的熱量是1.26×10⁵J；
（3）第0min至第5min內(nèi)，飲水機熱效率是48%．
點評：此題考查了電功率計算公式及其變形公式的應(yīng)用，熱量的計算和熱效率的計算，屬電、熱綜合題，有一定的難度，突破的關(guān)鍵是熟悉基本公式，能從圖表、圖象中提取有用的信息．