Question

【題目】飲水機是一種常用的家用電器，其加熱水槽部分工作原理電路圖如圖所示，其中S是一個溫控開關，R1為電加熱管，當飲水機處于加熱狀態時，水被迅速加熱，達到預定溫度時，S自動切換到另一處于保溫狀態．請回答下列問題：

（1）A、B是兩種不同顏色的指示燈．如果用紅色表示正在對水加熱，黃色表示保溫，請標明指示燈的顏色，應該是A為色，B為色．
（2）若飲水機加熱時加熱管的功率為550W，而保溫時加熱管的功率為88W，求電阻R2的阻值（不考慮溫度對阻值的影響，且不計指示燈的阻值）．
（3）若加熱水槽儲水1.0kg，將其從初溫20℃加熱到100℃，加熱管的熱效率為90%，試計算出加熱需要多少時間？

Answer 1

【答案】
（1）紅,黃
（2）解：加熱時，加熱管的電功率P1=550W，由P= 可得：

R1= =88Ω，

保溫時，加熱管的電功率P2=88W，由P=I2R可得，通過加熱管的電流：

I= =1A，

由I= 可得，此時電路的總電阻：

R= = =220Ω，

因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，

所以，R2=R﹣R1=220Ω﹣88Ω=132Ω；

答：電阻R2的阻值為132Ω；

（3）解：水吸收的熱量：

Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg℃）×1.0kg×（100℃﹣20℃）=3.36×105J，

由η= ×100%可得，消耗的電能：

W= ×105J，

由P= 可得，加熱所需要的時間：

t= ≈678.8s．

答：加熱需要678.8s．

【解析】（1）由電路圖可知，加熱時電加熱管正常工作，保溫時電加熱管無法達到額定電壓而不能正確工作時的狀態，再結合串聯分壓的原理可知，給電加熱管串聯了一個新的電阻時，必然會使其電壓變小，不能正常工作，據此可判斷兩指示燈的顏色；
（2）已知加熱時加熱管的功率，根據公式可求R1的大小；根據公式P=I2R可求保溫時的電流，根據總電壓和電流求出電路的總電阻，最后根據串聯電路電阻的特點求出電阻R2的大小；
（3）根據Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的熱量，利用效率公式求出消耗的電能，最后根據求出加熱管所需的加熱時間．
【考點精析】本題主要考查了熱量的計算和電功率的計算公式的相關知識點，需要掌握熱量的計算： ① Q吸 = cm△t升=cm(t-t0) （Q吸是吸收熱量，單位是焦耳；c 是物體比熱，單位是：焦/(千克?℃)；m是質量；t0 是初始溫度；t 是后來的溫度． ）② Q放 =cm△t降=cm(t0-t) ③ Q吸 = Q放；計算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R才能正確解答此題．