Question

1．愛好科學的小明同學找來了一種電熱飲水機．如圖：甲是飲水機的簡化示意圖，S是溫控開關，當S、S₁都閉合時為加熱狀態(tài)，S斷開、S₁閉合為保溫狀態(tài)．圖乙是飲水機的銘牌參數．請你幫他求出：
（1）初溫為20℃的一滿箱水，用此飲水機將水加熱到90℃需要吸收的熱量是多少？[C_水=4.2×10³J/（kg•℃）]
（2）電阻絲R₂的阻值多大？
（3）在正常加熱狀態(tài)工作下，加熱5min需要消耗的電能是多少J？

Answer 1

分析 （1）已知水的質量、初溫和比熱容，根據Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（2）S斷開、S₁閉合為保溫狀態(tài)．根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可求得電阻絲R₂的阻值；
（3）根據W=Pt可求得在正常加熱狀態(tài)工作下，加熱5min需要消耗的電能．

解答 解：（1）水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（90℃-20℃）=5.88×10⁵J；
（2）S斷開、S₁閉合為保溫狀態(tài)．此時電路為R₂的簡單電路，已知P_保溫=44W，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，
電阻絲R₂的阻值：R₂=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保溫}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{44W}$=1100Ω；
（3）已知P_加熱=1000W，t=5min=300s，
由P=$\frac{W}{t}$可得，加熱5min需要消耗的電能：
W=P_加熱t=1000W×300s=3×10⁵J．
答：（1）初溫為20℃的一滿箱水，用此飲水機將水加熱到90℃需要吸收的熱量是5.88×10⁵J；
（2）電阻絲R₂的阻值為1100Ω；
（3）在正常加熱狀態(tài)工作下，加熱5min需要消耗的電能是3×10⁵J．

點評 本題考查了吸熱公式、效率公式、電功公式、電功率公式的綜合應用，分清電飲水機處于不同狀態(tài)時電路的連接方式是關鍵．