Question

如图甲所示的是一种WSH-50型号家用饮水机及铭牌，如图乙是饮水机的电路图．
（1）在下列空格中填写“亮”或“不亮”
当温控开关1、2都闭合时，加热管正常工作，红灯______，绿灯______；
当水沸腾后，温控开关1、2都断开，加热管不工作，其中R_红远远小于R_绿，则红灯______，绿灯______．
（2）现将质量为0.5Kg，初温20℃的水在标准大气压下烧开需用时6min，请计算水所吸收的热量[水的比热容为4.2×10³J/（Kg?℃）]．
（3）求饮水机正常工作6min消耗的电能．
（4）比较（2）、（3）的计算结果你能发现什么问题，并解释原因．

Answer 1

解：（1）当温控开关1、2都闭合时，加热管正常工作，红灯亮，绿灯因被短路不亮；
当水沸腾后，温控开关1、2都断开，加热管不工作，其中R_红远远小于R_绿，红灯分压太小、电功率太小而不亮，绿灯亮；
（2）水吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×0.5kg×（100℃-20℃）=1.68×10⁵J；
（3）∵饮水机正常工作，
∴P=P_额=500W，
∴饮水机正常工作6min消耗的电能：
W=Pt=500W×360s=1.8×10⁵J；
（4）从（2）（3）可知W＞Q_吸，即：饮水机正常工作6min消耗的电能大于这段时间饮水机吸收的热量；说明消耗的电能没有全部转化为水的内能，存在热散失．
故答案为：（1）亮，不亮，不亮，亮；（2）1.68×10⁵J；（3）1.8×10⁵J
（4）饮水机正常工作6min消耗的电能大于这段时间饮水机吸收的热量，说明消耗的电能没有全部转化为水的内能．
分析：（1）饮水机的原理：分析电路图，饮水机水沸腾前，开关1和2同时闭合，红灯亮、绿灯因短路灭、加热管正常工作；水沸腾后，开关1和2同时断开，此时红、绿指示灯串联，由于电阻R_红远远小于R_绿，红灯功率太小不亮、绿灯亮、加热管不工作．
（2）在标准大气压下水的沸点为100℃，知道水的质量、水的初温、水的比热容，利用吸热公式求水吸收的热量；
（3）由图可知饮水机的额定功率，因为饮水机正常工作，饮水机的实际功率等于额定功率，再利用W=Pt求饮水机正常工作6min消耗的电能；
（4）从（2）（3）的计算结果发现饮水机正常工作6min消耗的电能大于这段时间饮水机吸收的热量，电能没有全部转化为水的内能，存在热散失．
点评：本题考查了热量的计算、电功的计算，涉及到饮水机的原理、对电路图的分析，与生活联系紧密，考查利用物理知识来解决生活中的能力，有难度．