Question

4．某種電熱飲水機(jī)有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)（由機(jī)內(nèi)溫控開關(guān)S₀自動(dòng)控制），從它的說明書上收集到如下數(shù)據(jù)及圖1所示的簡(jiǎn)化電路原理圖．

熱水箱容量	1kg
額定電壓	220V
加熱功率	1000W
保溫功率	44W

（1）從安全方面考慮，電熱飲水機(jī)的插座應(yīng)選用圖2中的甲；當(dāng)S閉合，S₀斷開時(shí)，飲水機(jī)處于保溫（填“加熱”或“保溫”）狀態(tài)．
（2）求：保溫時(shí)的電流．
（3）將一滿熱水箱的水從20℃加熱到80℃需要吸收多少熱量？若加熱效率為90%，需要加熱多長(zhǎng)時(shí)間？[c_水=4.2×10³J/（kg•℃），ρ_水=1.0×10³kg/m³]．

Answer 1

分析 （1）三孔插座中多出的一個(gè)孔是用來接地線的，三腳插頭中有一根導(dǎo)線要與用電器金屬外殼相連，目的就是為了防止觸電；
溫控開關(guān)S₀斷開時(shí)，只有R₂連入電路，分析電路電阻的大小，根據(jù)電功率公式分析電路功率大小可知飲水機(jī)處于哪種工作狀態(tài)；
（2）由說明書可知加熱功率和額定電壓，根據(jù)I=$\frac{P}{U}$可求電熱飲水機(jī)在保溫狀態(tài)下的工作電流．
（3）根據(jù)公式Q_吸=cm△t可求吸收的熱量，已知加熱效率和加熱時(shí)的功率，可求加熱時(shí)間．

解答 解：（1）為了安全用電，大功率家用電器的電源插座都用三孔插座，三腳插頭的接地腳應(yīng)與用電器的金屬外殼相連通，這樣若金屬外殼的用電器外殼萬一帶電，電流會(huì)通過地線導(dǎo)入大地，防止造成觸電事故的發(fā)生，故選乙；  
當(dāng)S閉合，S₀斷開時(shí)，R₁、R₂并聯(lián)，當(dāng)S₀斷開后R₁被斷路，只有R₂加熱，電路電阻變大，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知功率變小，所以飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)；  
（2）電熱飲水機(jī)在保溫狀態(tài)下的工作電流：
I_保溫=$\frac{{P}_{保溫}}{U}$=$\frac{44W}{220V}$=0.2A；
（3）Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1kg×（80℃-20℃）=2.52×10⁵J，
根據(jù)Q_吸=ηW=ηPt得：
t=$\frac{{Q}_{吸}}{η{P}_{加熱}}$=$\frac{2.52×1{0}^{5}J}{90%×1000W}$=280s．
答：（1）甲；保溫；
（2）保溫時(shí)的電流為0.2A；
（3）電阻R₂的阻值為1210Ω；
（4）需要吸收熱量2.52×10⁵J，加熱時(shí)間為280s．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電功率公式的應(yīng)用和熱量的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是開關(guān)斷開與閉合時(shí)電路的情況，要學(xué)會(huì)從題目所給信息中找到有用的數(shù)據(jù)．