Question

【题目】如图甲为常用的电热饮水机，其电路原理如图乙所示，该饮水机的额定电压为220V，加热电功率为1100W，保温电功率44W，R1、R2均为电热丝 （R1、R2的电阻不随温度变化）。请问：

①当S闭合时，饮水机处于什么（选填“加热”或“保温”）状态，此时电路中的电流是多大？
②电热丝R1的电阻是多大？
③饮水机加热工作时，将0.5千克初温为20℃的水加热到97℃，需要多长时间？（假设电能全部转化为水的内能）

Answer 1

【答案】解：①根据P= 可知当U一定时，R最小，P最大，因此当S闭合时，R1短路，电路中电阻最小，此时功率最大，饮水机处于加热状态；
由P=可得I== =5A；
②因为当加热时只有R2工作，故R2= = =44Ω；
由P=可得，当饮水机处于保温状态时，R总= = =1100Ω
因为串联，故R1=R总﹣R2=1100Ω﹣44Ω=1056Ω；
③水吸收的热量为：
Q=
=4.2×103J/（kg℃）×0.5kg×（97℃﹣20℃）
=1.617×105J；
因为电能全部转化为水的内能
故W=Q=1.617×105J
由P=可得：
t= = =147s.
答：①加热；此时电路中的电流是5A；
②电热丝R1的电阻是1056Ω；
③饮水机加热工作时，将0.5千克初温为20℃的水加热到97℃，需要147s。
【解析】①根据P= 分析解答；利用P=UI求出电流；②分别求出两种状态下的电阻，结合电路连接求出分电阻；③利用物质吸热公式求出水吸收的热量，结合P= 求出加热时间。
本题考查电功率公式以及欧姆定律的应用，关键是公式及其变形的应用，还要学会从所给信息中找到有用的数据，难点是结合电路图判断高温档位和低温档位。