Question

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(kāi)關(guān)S₀自動(dòng)控制），從說(shuō)明書(shū)上收集到如下表的參數(shù)和如圖所示的電路原理圖．求：

熱水箱容積	2L
額定電壓	220V
加熱時(shí)功率	440W
保溫時(shí)功率	40W

（1）求該飲水機(jī)保溫時(shí)，R₂的阻值．
（2）若將水箱內(nèi)裝滿(mǎn)20℃的水，需要工作25min才能加熱到75℃．求加熱過(guò)程中該電熱飲水機(jī)的加熱效率．（c_水=4.2×10³J/（kg?℃））

Answer 1

分析：（1）分析開(kāi)關(guān)S₀斷開(kāi)前后電路電阻的變化，根據(jù)P=

U2

R

分析電路功率大小可知飲水機(jī)處于哪種工作狀態(tài)，再根據(jù)電功率公式求出R₂的阻值；
（2）先根據(jù)m=ρV求出水箱內(nèi)水的質(zhì)量，根據(jù)Q=cm△t求出水吸收的熱量，根據(jù)W=Pt求出電流做的功，利用η=

Q吸

W

×100%求出該電熱飲水機(jī)的加熱效率．

解答：解：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₀閉合時(shí)R₁與R₂并聯(lián)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S₀斷開(kāi)后電路為R₂的簡(jiǎn)單電路；
∵電阻越并越小、小于任何一個(gè)分電阻，
∴根據(jù)P=

U2

R

可知，開(kāi)關(guān)S₀斷開(kāi)時(shí)，電路中的電阻最大，電功率最小，飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)，
則R₂=

U2

P保溫

=

(220V)2

40W

=1210Ω；
（2）水箱中的水質(zhì)量：
m=ρ_水V=1.0×10³kg/m³×2×10^-3m³=2kg，
水吸收的熱量：
Q_吸=cm（t₂-t₁）=4.2×10³J/（kg?℃）×2kg×（75℃-20℃）=4.62×10⁵J，
電流做的功：
W=Pt=440W×25×60s=6.6×10⁵J，
∵該電路是純電阻電路，
∴Q_放=W，
飲水機(jī)的加熱效率：
η=

Q吸

W

×100%=

4.62×105J

6.6×105J

×100%=70%．
答：（1）電阻R₂的阻值1210Ω；
（2）加熱過(guò)程中該電熱飲水機(jī)的加熱效率為70%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查質(zhì)量、電阻、電功、吸收熱量、效率的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)利用電功率的公式結(jié)合電路圖對(duì)飲水機(jī)狀態(tài)的判斷．