题目内容
【题目】教室的温热饮水机，其铭牌如下表所示。右图是饮水机简化电路的示意图，S是用感温材料制造的温控开关，R1是定值电阻，R2是供加热的电阻丝。 [水的比热容c水=4．2×103J/（kg·℃），水的密度ρ水=1×103kg/m3，取g=10N/kg]
（1）电热丝是利用电流的 效应工作的。分析电路图可知，当温控开关S （选填“闭合”或“断开”）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有多大？电阻丝R2的阻值有多大？
（3）正常工作时，该饮水机将热水罐中0．6kg、18℃的水加热至93℃，用时6min。请用这些数据及题目中的信息，计算该饮水机加热状态时的效率。
（4）如果要使电阻丝R2在保温状态时的功率是加热状态时的四分之一，定值电阻R1的阻值应是多大？
【答案】（1）热；闭合；（2）2．5A；（3）95．5%；（4）88Ω
【解析】试题分析：（1）电热丝是利用电流的热效应工作的。分析电路图可知，当温控开关S 闭合时，饮水机处于加热状态；
（2）由P=UI得，在加热状态下，饮水机正常工作时电路中的电流是：I=P/U=550W/220V=2．5A；
（3）水吸收的热量：Q水=cm△t=4．2×103kg/m3×0．6kg×（93℃-18℃）=189000J，
加热过程消耗的电能：W=Pt=550W×6×60s=198000J，则η=Q水/W×100%=189000J/198000J×100%=95．5%
（4）因为电阻丝R2在保温状态时的功率是加热状态时的四分之一，
所以P'=P/4=550W÷4=137．5W U'= P'R2=137．5W×88Ω=110V，
因为加热状态时R1、R2串联，所以U1="U-" U'=220V-110V=110V
定值电阻R1的阻值应是 R1= R2 =88Ω
