Question

【題目】如圖中甲所示，是某種電熱飲水機的簡化電路示意圖．圖乙是它的有關參數．它有加熱和保溫兩種工作狀態（由機內溫控開關S自動控制），試問：

(1)飲水機處于保溫狀態時溫控開關S應處于________狀態

(2)R1和R2的電阻值各是多大_________？

(3)在用電高峰期，該飲水機的實際工作電壓只有200V，加熱效率為80%，若將裝滿水箱的水從20℃加熱至100℃，需要多長時間_______？（c水=4 2×103J／（kg℃），p水=1.0×103kg/m3,忽略溫度對電阻的影響）

故

Answer 1

【答案】 (1). 斷開 (2) 40Ω . 1170Ω (3). 630s

【解析】解答：保溫狀態時溫控開關S0應處于斷開狀態。因為保溫狀態時功率小，電壓一定，所以此時電阻大，當S0斷開時兩電阻串聯電阻最大，所以S0應處于斷開狀態。

(2)當開關閉合時，飲水機處于加熱狀態,只有電阻R1接入電路，

由P=U2∕R可得：R1=U2∕P加熱=(220V)2∕1210W=40Ω；

當開關斷開時，飲水機處于保溫狀態此時兩個電阻串聯，

所以R2=U2/P保溫R1=(220V)2∕40W40Ω=1170Ω；

(3)飲水機加熱狀態的實際功率：

P實=U2實∕R1=(200V)2∕40Ω=1000W，

裝滿水箱時水的質量：m=ρV=1.0×103kg/m3×1.5×103m3=1.5kg，

水吸收的熱量Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg℃)×1.5kg×(100℃20℃)=5.04×105J，

因為η=Q吸/W可得，

W=Q吸∕η=5.04×105J∕80%=6.3×105J

由P=W∕t可得，加熱時間：t=W∕P=6.3×105J/1000W=630s.