Question

【题目】如图甲为无内胆温热饮水机，其好处是无内胆杜绝了水反复烧滚，既节约电能又安全 卫生。内部电路原理如图乙,电热丝 R1、R0绕在出水管上，水经过出水管时被加热，通过选择“温热水选择开关 S”断开或闭合的状态，可以选择出温水或热水。该饮水机的铭牌如表所示:

已知:电热丝 R 、R 电阻不随温度变化，水的比热容 c =4.2×103J/（kg·℃），水的密度ρ水=1×103kg/m3，取 g=10N/kg。则:

(1)“温热水选择开关 S”______(填“断开”或“闭合”)时为出热水。

(2)饮水机正常工作,出热水时电热丝中的电流是多少 __________?电热丝 R1 的电阻是多少____________?

(3)现在需要 95℃的热水 800mL，已知水的初温是 20℃，如果电能转化为水的内能的效率是 90%，饮水机正常工作时，得到这些热水需要多少时间 ____________?

Answer 1

【答案】闭合； 10A 74.8Ω； 127.3s

【解析】

（1）由电路图可知，温热水选择开关S闭合时，电路为R0的简单电路，温热水选择开关S断开时，R1与R0串联，根据电阻的串联比较两种情况下电路中的总电阻关系，根据可知，电压一定时，电阻越小，功率越大，饮水机处于加热状态；

（2）饮水机正常工作时的功率和额定功率相等，根据求出出热水时电热丝中的电流，根据求出R0的阻值，根据求出出温水时的总电阻，利用电阻的串联求出电热丝R1的电阻；

（3）知道热水的体积，根据求出水的质量，又知道水的初温、末温以及比热容，根据求出水吸收的热量，根据求出加热过程中消耗的电能，利用求出需要的加热时间

（1）温热水选择开关S闭合时，电路为R0的简单电路，温热水选择开关S断开时，R1与R0串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，温热水选择开关S闭合时，电路中的总电阻最小，由可知，功率最大，饮水机出热水；同理可知，温热水选择开关S断开时，饮水机出温水；

（2）饮水机正常工作，出热水时，电路为R0的简单电路，由可得，出热水时电热丝中的电流：由可得，R0的阻值：，饮水机出温水时，R1与R0串联，电路中的总电阻：，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电热丝R1的电阻：；

（3）水的体积：，由得，

水的质量：，水吸收的热量：由可知，消耗的电能：，由可得，需要的时间：。

故答案为：（1）闭合；

（2）饮水机正常工作，出热水时电热丝中的电流是10A，电热丝R1的电阻是74.8Ω；

（3）饮水机正常工作时得到这些热水需要127.3s。