Question

【题目】饮水机是一种常用的家用电器，其加热水槽部分工作原理电路图如图所示，其中S是一个温控开关，R1为电加热管，当饮水机处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度时，S自动切换到另一处于保温状态．请回答下列问题：

（1）A、B是两种不同颜色的指示灯．如果用红色表示正在对水加热，黄色表示保温，请标明指示灯的颜色，应该是A为色，B为色．
（2）若饮水机加热时加热管的功率为550W，而保温时加热管的功率为88W，求电阻R2的阻值（不考虑温度对阻值的影响，且不计指示灯的阻值）．
（3）若加热水槽储水1.0kg，将其从初温20℃加热到100℃，加热管的热效率为90%，试计算出加热需要多少时间？

Answer 1

【答案】
（1）红,黄
（2）解：加热时，加热管的电功率P1=550W，由P= 可得：

R1= =88Ω，

保温时，加热管的电功率P2=88W，由P=I2R可得，通过加热管的电流：

I= =1A，

由I= 可得，此时电路的总电阻：

R= = =220Ω，

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，

所以，R2=R﹣R1=220Ω﹣88Ω=132Ω；

答：电阻R2的阻值为132Ω；

（3）解：水吸收的热量：

Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg℃）×1.0kg×（100℃﹣20℃）=3.36×105J，

由η= ×100%可得，消耗的电能：

W= ×105J，

由P= 可得，加热所需要的时间：

t= ≈678.8s．

答：加热需要678.8s．

【解析】（1）由电路图可知，加热时电加热管正常工作，保温时电加热管无法达到额定电压而不能正确工作时的状态，再结合串联分压的原理可知，给电加热管串联了一个新的电阻时，必然会使其电压变小，不能正常工作，据此可判断两指示灯的颜色；
（2）已知加热时加热管的功率，根据公式可求R1的大小；根据公式P=I2R可求保温时的电流，根据总电压和电流求出电路的总电阻，最后根据串联电路电阻的特点求出电阻R2的大小；
（3）根据Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的热量，利用效率公式求出消耗的电能，最后根据求出加热管所需的加热时间．
【考点精析】本题主要考查了热量的计算和电功率的计算公式的相关知识点，需要掌握热量的计算： ① Q吸 = cm△t升=cm(t-t0) （Q吸是吸收热量，单位是焦耳；c 是物体比热，单位是：焦/(千克?℃)；m是质量；t0 是初始温度；t 是后来的温度． ）② Q放 =cm△t降=cm(t0-t) ③ Q吸 = Q放；计算电功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中单位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）计算电功率还可用公式：P=I2R和P= U2/R才能正确解答此题．