题目内容

【题目】如图是我们家庭用的一种电热饮水机的简化电路图,其参数如下表,R1、R2是发热电阻丝.

型号:

YSJ﹣66

额定电压

220V

加热功率

1100W

保温功率

44W

水箱容积

5L

频率

50Hz

(1)若饮水机正常工作的加热效率为90%,现将质量为0.4kg、初温为25℃的水在一标准大气压下加热至沸腾,已知水的比热容是4.2×103J/(kg℃),求:水需要吸收的热量是多少?烧开这些水消耗了多少电能?
(2)当饮水机处于保温状态时,R1的电阻值是多大?

【答案】解:
(1)水吸收的热量为:
Q=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg℃)×0.4kg×(100℃﹣25℃)=1.26×105J;
由Q=ηW可得,消耗的电能:
W==1.4×105J;
(2)由电路图可知,开关S2断开时两电阻串联,电路电阻较大,开关S2闭合时,只有电阻R2接入电路,电阻R1被短路,此时电路电阻较小,电源电压U一定,由P=可知,电阻越大,电路功率越小,电阻越小,饮水机功率越大,因此当开关S2断开时,电路阻值较大,电功率较小,饮水机处于保温状态.因此当开关S2闭合时,电路阻值较小,电功率较大,饮水机处于加热状态.
加热时 R2==44Ω,
保温时R==1100Ω,
则R1=R﹣R2=1100Ω﹣44Ω=1056Ω.
答:(1)水需要吸收的热量是1.26×105J;烧开这些水消耗1.4×105J电能;
(2)R1的电阻值是1056Ω.
【解析】(1)利用水的吸热公式Q=cm(t﹣t0)求出水吸收的热量,再利用加热效率η=求出消耗的电能;
(2)利用R=分别求出保温和加热时的电阻,二者之差即为R1的电阻.

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