Question

18．無內(nèi)膽飲水機--管線機的電路原理如圖，電熱絲R₁、R₀繞在出水管上，水經(jīng)過出水管時被加熱，通過改變“溫、開水選擇開關”的狀態(tài)（“斷開”或“閉合”），可以選擇出溫水或開水．該管線機的額定電壓是220V，開水檔加熱功率是2200W，溫水檔加熱功率是1100W．已知電熱絲R₁、R₀電阻不隨溫度變化，問：
（1）“溫、開水選擇開關”的狀態(tài)和出溫水、開水的對應關系如何？
（2）飲水機出開水時電熱絲中的電流是多少？電熱絲R₀的電阻是多少？
（3）“溫、開水選擇開關”斷開工作時，5min內(nèi)管線機產(chǎn)生的熱量是多少？

Answer 1

分析 （1）飲水機所處的狀態(tài)根據(jù)開關S接通或斷開時連入的電阻即可判斷．當開關接通時，只有電阻R₀接入電路，當開關S斷開時，電阻R₁和R₀串聯(lián)接入電路，由電功率的公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可判斷飲水機處于什么狀態(tài)；
（2）知道飲水機在加熱狀態(tài)下正常工作，又知道加熱功率和額定電壓，可利用P=UI的變形公式求出正常工作時電路中的電流；
知道飲水機的加熱功率和保溫功率，可利用公式R=$\frac{{U}^{2}}{P}$計算出在加熱和保溫狀態(tài)下的電阻，以及利用串聯(lián)電路電阻的關系計算出電熱絲R₀的阻值；
（3）已知“溫、開水選擇開關”斷開工作時的功率和工作時間，利用公式Q=W=Pt得到產(chǎn)生的熱量．

解答 解：
（1）當“溫、開水選擇開關”閉合時，只有電阻R₀接入電路；由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，此時飲水機處于加熱狀態(tài)；
當“溫、開水選擇開關”斷開時，電阻R₁和R₀串聯(lián)接入電路，此時飲水機處于保溫狀態(tài)；
（2）根據(jù)題意可知，P_加=2200W，
由P=UI可知，
飲水機出開水時電熱絲中的電流：I=$\frac{{P}_{加}}{U}$=$\frac{2200W}{220V}$=10A；
飲水機處于加熱狀態(tài)時，只有電阻R₀接入電路，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，R₀=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{加}}$=$\frac{（220{V）}^{2}}{2200W}$=22Ω；
（3）因為P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Q}{t}$，
所以5min內(nèi)管線機產(chǎn)生的熱量是Q=W=Pt=1100W×300s=3.3×10⁵J．
答：
（1）斷開時對應溫水檔，閉合時對應開水檔；
（2）飲水機出開水時電熱絲中的電流是10A；電熱絲R₀的電阻是22Ω；
（3）5min內(nèi)管線機產(chǎn)生的熱量是3.3×10⁵J．

點評 本題考查了吸熱公式、電功率公式、電功公式的應用，關鍵是計算公式的靈活應用，難度適中，是一道好題．