Question

如图是一台常用的电热饮水机，下表是它的铭牌数据，如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。当S闭合时，饮水机处于加热状态；当S断开时，饮水机处于保温状态。

（1）在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是多大？
（2）饮水机正常工作时，将热水箱中的水从20℃加热到90℃，需用时14min（水的比热容为4.2×10³J／kg·℃）.求此加热过程中:①水吸收的热量；②饮水机的加热效率。
（3）求电阻R₁的阻值（保温功率是指整个电路消耗的功率）。

Answer 1

(1) 2A    (2) 4.2×10³J/kg.°C×1.0×10³kg/m³×(90°C-20°C)=


(3)                   
        

解析试题分析：（1）由表信息可知：饮水机正常工作时电路中的电流：
I= = =2A．
（2）热水箱中的水质量：m=ρ_水V=1.0×10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg
水吸收的热量：Q吸=cm（t₂-t₁）=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×（90℃-20℃）=2.94×10⁵J
电流做的功：W=Pt=440W×14×60s=3.696×10⁵J，
因为该电路是纯电阻电路，所以Q_放=W
饮水机的加热效率：η= ×100%=×100%≈79.5%．
（3）当S闭合时，饮水机处于加热状态
R₂=U² /P_加热 =(220V)² /440W =110Ω
当S断开时，饮水机处于保温状态，P_保温=U²/ R_总 =(220V)² /(R1+R2) =40W
所以R1=1100Ω．
考点：电学综合计算