Question

【題目】小明家的電熱飲水機(jī)，有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)，飲水機(jī)熱水箱內(nèi)水溫達(dá)到92℃時(shí)，自動(dòng)保溫；當(dāng)水溫降至一定溫度t時(shí)，又重新加熱．飲水機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)與電路原理圖如下：

（1）當(dāng)S閉合、S1斷開時(shí)，飲水機(jī)處于_________（加熱/保溫）狀態(tài)，此時(shí)電路中的電流為多少A？

（2）求電阻R1的阻值．

（3）飲水機(jī)加熱一次把初溫22℃的水加熱到92℃，水吸收的熱量為多少J？如果加熱一次的時(shí)間為7min．則飲水機(jī)的效率為多大？（水的比熱為4.2×103J/(kg·℃)）

Answer 1

【答案】（1）保溫 0.2A

（2）1100Ω

（3）2.94×105J 87.5%

【解析】（1）當(dāng)S閉合、S1 斷開時(shí)，電路為R1 的簡(jiǎn)單電路；當(dāng)S、S1 閉合時(shí)，R1 與R2 并聯(lián)，

因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和，所以，當(dāng)S閉合、S1 斷開時(shí)，電路中的總電阻最大，當(dāng)S、S1 閉合時(shí)，電路的總電阻最小，因電壓一定時(shí)，由P=UI=U2/R可知，總電阻大的功率較小，總電阻小的功率較大，所以，當(dāng)S閉合、S1 斷開時(shí)，飲水機(jī)功率最小，處于保溫狀態(tài)，當(dāng)S、S1 閉合時(shí)，飲水機(jī)功率最大，處于加熱狀態(tài)，當(dāng)S閉合、S1 斷開時(shí)，處于保溫狀態(tài)，由P=UI可得，電路中的電流：I=P保溫/U=44W/220V=0.2A；

（2）當(dāng)S閉合、S1 斷開時(shí)，電路為R1 的簡(jiǎn)單電路，飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)，由I=U/R可得，電阻R1 的阻值：R1 =U/I=220V/0.2A=1100Ω；

（3）水吸收的熱量：

Q吸 =cm（t-t0 ）=4.2×103 J/（kg℃）×1kg×（92℃-22℃）=2.94×105 J，由P=W/t可得，消耗的電能：W=P加熱 t′=800W×7×60s=3.36×105 J，

飲水機(jī)的效率：η=Q吸/W×100%=2.94×105J/3.36×105J×100%=87.5%