Question

如图是一台电热饮水机，铭牌数据如表，图是它的电路原理图，其中S是温控开关，R₁是定值电阻，R₂是加热电阻．

水桶容量	20L
热水箱容量	1L
额定电压	220V
加热功率	440W
保温功率	40W

（1）当S______时，饮水机处于加热状态．
（2）在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是多大？
（3）饮水机正常工作时，将热水箱中的水从20℃加热到70℃．需用时600s．求此加热过程中：
①水吸收的热量；　 ②饮水机消耗的电能．

Answer 1

已知：U_额=220V P_加热=440W V=1L=1×10^-3m³ c=4.2×10³J/（kg?℃） ρ=1.0×10³kg/m³ △t=70℃-20℃t=600s
求：（2）I=？（3）①Q=？②W=？
解：
（1）S闭合时，R₁短路，R₂接入电路，此时电路消耗的功率为P₁=；
S断开时，R₁、R₁串联接入电路，此时电路消耗的功率为P₂=
∵P₁＞P₂，∴S闭合为加热状态．
（2）∵P=UI，
∴饮水机正常工作时电路中的电流为I===2A；
（3）①∵ρ=，
∴水的质量为m=ρV=1.0×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg；
水吸收的热量为：Q=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×50℃=2.1×10⁵J；
②∵P=，
∴饮水机消耗的电能W=Pt=440W×600s=2.64×10⁵J．
答：（1）闭合；
（2）饮水机正常工作时电路中的电流为2A；
（3）①水吸收的热量为2.1×10⁵J；
②饮水机消耗的电能为2.64×10⁵J．
分析：（1）用电器的工作状态决定于实际功率，S闭合时，R₁短路，R₂接入电路；S断开时，R₁、R₁串联接入电路．具体状态用公式P=判断；
（2）已知饮水机的加热功率和额定电压，利用公式I=得到加热状态的工作电流；
（3）①已知水箱的容积，可以得到水的质量，已知水的质量、比热容、初温度和末温度，利用公式Q=cm△t得到水吸收的热量；②已知水吸收的热量和加热时间，利用公式W=Pt得到消耗的电能．
点评：此题考查了用电器状态的确定、电功率变形公式的应用和热量的计算，是一道电、热综合题，但难度不大．根据串联电路电阻特点确定用电器工作状态是解决第一步的关键．