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    某中学为解决同学们的饮水问题，新购置了一批台式饮水机，其铭牌如下表所示．如图是饮水机的电路图，S是用感温材料制造的温控开关，R1是供加热的电阻丝，R2是电阻．分析电路图可知，当S接通时，饮水机处于加热状态，当S断开时处于保温状态．饮水机加热状态额定电功率550W，正常工作时该饮水机将热水罐中0.6kg，l8℃的水加热到93℃，用时6min．求：
    （1）热水罐中的水吸收的热量[c水=4.2×103J/（kg?℃）]
    （2）该饮水机加热状态时的效率．
    （3）如果要使饮水机在保温状态时加热电阻丝的功率是加热状态时的一半，则R1与R2的比应是多少？
    分析：（1）知道热水罐中水的质量和比热容以及温度的变化，根据Q=cm（t-t0）求出水吸收的热量；
    （2）饮水机正常工作时的功率和额定功率，根据W=Pt求出消耗的电能，根据η=
    Q吸
    W
    ×100%求出饮水机的加热效率；
    （3）当开关S闭合时，电阻R2短路，电路中只有R1，此时饮水机处于加热状态，根据P=
    U2
    R 
    表示出加热功率；当开关S断开时，电阻R1与R2串联，饮水机处于保温状态，根据电阻的串联和欧姆定律表示出电路中的电流，根据P=I2R表示出加热电阻丝R1的功率；根据饮水机在保温状态时加热电阻丝的功率是加热状态时的一半得出等式，即可求出R1和R2的比值．
    解答：解：（1）水所吸收的热量：
    Q=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×0.6kg×（93℃-18℃）=1.89×105J；
    （2）饮水机正常工作时的功率P=550W，加热时间t=6min=360s，
    加热状态下电流做的功：
    W=Pt=550W×360s=1.98×105J，
    饮水机处于加热状态时的效率：
    η=
    Q吸
    W
    ×100%=
    1.89×105J
    1.98×105J
    ×100%≈95.5%；
    （3）当开关S闭合时，电阻R2短路，电路中只有R1，此时饮水机处于加热状态，
    此时加热电阻丝R1的功率：
    P1=
    U2
    R1
    ，
    当开关S断开时，电阻R1与R2串联，饮水机处于保温状态，
    ∵串联电路中的总电阻等于各分电阻之和，
    ∴根据欧姆定律可得，电路中的电流：
    I=
    U
    R1+R2
    ，
    此时加热电阻丝R1的功率：
    P1′=I2R1=（
    U
    R1+R2
    ）2R1，
    ∵饮水机在保温状态时加热电阻丝的功率是加热状态时的一半，
    ∴P1′=
    1
    2
    P1，即（
    U
    R1+R2
    ）2R1=
    1
    2
    ×
    U2
    R1
    ，
    解得：
    R1
    R2
    =
    1
    		2
    -1
    ．
    答：（1）热水罐中的水吸收的热量为1.89×105J；
    （2）该饮水机加热状态时的效率约为95.5%；
    （3）R1与R2的比应是1：（
    		2
    -1）．
    点评：本题综合考查了学生对电功率公式及其变形式、吸热公式、热效率公式的掌握和应用，掌握电功率公式及其变形式是解答本题的关键．本题有一定的难度，难度在于第（3）问，要根据题意选择合适的电功率公式，然后根据公式和题中的功率比值去分析求解，从而最终得到电阻的比值．
    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
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    科目：初中物理 来源： 题型：

    精英家教网某中学为解决同学们的饮水问题，新购置了一批台式饮水机，其铭牌如下表所示．如图是饮水机的电路图，S是用感温材料制造的温控开关，R1是电阻，R2是供加热的电阻丝．分析电路图可知，当S接通时，饮水机处于加热状态，当S断开时处于保温状态．
    额定频率 50Hz 环境温度 10℃～38℃
    加热功率 550W 环境湿度 ≤90%
    额定电压 220V 制热水能力 ≥90℃5L/h
    （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）正常工作时该饮水机将热水罐中0.6kg，18℃的水加热到93℃，用时6min．用这些数据及题目中的信息，计算热水罐中的水吸收的热量和该饮水机加热状态时的效率．[c水=4.2×103J/（kg?℃）]
    （3）如果要使饮水机在保温状态时的功率是加热状态时的一半，则R1与R2的比值应是多少．

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    科目：初中物理 来源： 题型：

    （2011?贡井区模拟）某中学为解决同学们的饮水问题，给每个班级配备了一台饮水机，如图所示是该类型的饮水机的工作电路原理图，图中R1、R2是发热电阻，S1是自动控制开关，S2是电源开关，当饮水机处于加热状态时，电路消耗的功率是500W；当饮水机处于保温状态时，电路消耗的功率是10W．李倩同学对本班的饮水机工作情况作了如下统计：①饮水机平均每天通电8小时；②饮水机平均每天加热和保温的时间之比为1：4；③炎热的夏天，该班平均每天要喝1.5桶（约35L）纯净水；据此请你根据所学知识帮助李倩同学解决以下问题：
    （1）说明开关S1．S2的通、断与饮水机工作状态的关系，并计算电路中R1、R2的值；
    （2）该饮水机每天消耗的电能为多少？
    （3）若每桶水8元，电价0.5元/度，则该班每天用于饮水机的班费为多少元？

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    科目：初中物理 来源： 题型：

    （2010?广东模拟）某中学为解决同学们的饮水问题，新购置了一批台式饮水机，其铭牌如下表所示．如图是饮水机的电路图，S是用感温材料制造   的温控开关，R1是电阻，R2是供加热的电阻丝．分析电路图可知，
    （1）当S接通时，饮水机处于
    加热
    加热
    状态，当S断开时处于
    保温
    保温
    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）正常工作时该饮水机将热水罐中0.6kg，18℃的水加热到93℃，用时6min．用这些数据及题目中的信息，计算热水罐中的水吸收的热量和该饮水机加热状态时的效率．[C水=4.2×103J/（kg?℃）]
    额定频率 50Hz 环境温度 10℃～38℃
    加热功率 550W 环境湿度 ≤90%
    额定电压 220V 制热水能力 ≥90℃5L/h

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    科目：初中物理 来源： 题型：

    某中学为解决同学们的饮水问题，新购置了一批台式饮水机，其铭牌如下表所示．
    额定频率 50HZ 环境温度 10℃～38℃
    加热功率 550W 环境湿度 ≤90%
    额定电压 220V 制热水能力 ≥90℃5L/h
    （l）在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是多大？
    （2）正常工作时该饮水机将热水罐中0.6Kg，18℃的水加热到93℃，用时6min．用这些数据及题目中的信息，计算热水罐中的水吸收的热量和该饮水机加热状态时的效率．
    （3）小东和小红从说明书中看到饮水机的电路图，S是温控开关，分析电路可知，当S接通时，饮水机处于加热状态；当S断开时，处于保温状态．如果饮水机在保温状态时的功率是加热状态时功率的一半．那么Rl与R2的比是什么关系呢？他们分别进行了推导，表达式如下：小东计算的表达式是：R1/R2=1/1，小红的计算表达式是：R1/R2=（
    		2
    -1）/1．
    ①请你说明小东计算的表达式中元件R1的取材规格．
    ②请你指出以上两个表达式成立的条件分别是什么？从能量利用率的角度分析哪一种情况更合理？

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