Question

【题目】如图所示是某具有保温功能的电热水壶电路原理图，额定电压为220V，当S1和S2同时闭合时，电热水壶处于加热状态；当S1闭合，S2断开时，R1，R2 同时工作，电热水壶处于保温状态；电热丝R1=40Ω，R2=1170Ω，工作过程中不计温度对电热丝电阻的影响，电热水壶加热效率为80%．若某次该电热水壶将0.5kg的水从20℃加热至沸腾所用时间为210s，求：

（1）S2断开时，该电热水壶的额定保温功率是多少？

（2）若在将0.5kg的水加热至沸腾过程中，水吸收了多少热量？[水的比热容c=4.2×103J/（kg℃）]

（3）这过程中电热水壶消耗的电能是多少？实际工作电压是多少？

Answer 1

【答案】（1）40W；（2）1.68×105J；（3）2.1×105 J；200V

【解析】（1）由图电路知道，当S2 断开、S1 闭合时，电阻R1 与R2 串联，电热水壶处于保温状态，此时电路的总电阻是：R=R1 +R2 =40Ω+1170Ω=1210Ω，

则电热水壶的额定保温功率：P保 =U2/R=(220V)2/1210Ω=40W；

（2）在一标准大气压下水沸腾的温度是100℃，0.5kg的水吸收的热量是：

Q吸=cm（t-t0）=4.2×103 J/（kg℃）×0.5kg×（100℃-20℃）=1.68×105 J；

（3）由η=Q吸/W知道，电水壶消耗的电能是：W=Q吸/η=1.68×105J/80%=2.1×105J，

电热水壶的实际加热功率是：P实=W/t=2.1×105J/210s=1000W，

当电热水壶处于加热状态时，只有R1 连入电路中，

由P=U2/R知道，此时的实际电压：U实=。