Question

在课外科技活动中，小宇设想了两种饮水机加热电路的方案．

额定电压	220V
加热功率	880W
保温功率	88 W
最高温度	95℃
加热效率	90%

方案1：如图甲，R₁、R₂为电加热管，都安装在加热水槽内；

方案2：如图乙，R₁是电加热管，安装在加热水槽内，R₂为定值电阻，安装在加热水槽外面．

电路中S是一个温控开关，当水槽内水温低于80℃时，它位于加热端，饮水机处于加热状态，水被迅速加热，温度达到95℃时，S自动切换到另一端，让饮水机处于保温状态．

小宇为它设计的饮水机制作了铭牌，铭牌上的主要技术参数如表所示．

回答问题：（1）请对两个电路进行评估．设计合理的电路是_______（甲/乙）．简述其理由．理由：____________________________________________________________________________

（2）如果饮水机的结构如图乙，从开始通电到水温升到最高，所用时间10min．则消耗的电能为_________J，水的内能增加了_______J．

（3）如果饮水机的结构如图甲．加热管R₁的电阻是多大？加热管R₂的阻值是多大？

（4）为了显示是加热还是保温，小宇在图中的适当位置串联了两个指针灯，用红色表示正在对水加热，绿色表示保温．请你在甲图安装绿灯的位置处，画出灯泡的符号．

 

Answer 1

【答案】

（1）甲；甲图所示的电路，保温状态时，电阻R₁、R₂消耗的电能都用于水的保温．乙图所示的电路，保温状态时，只有电阻R₁消耗的电能用于水的保温，定值电阻R₂消耗的电能没有得到利用．（学生若能说明“乙图，因R₁远小于R₂，R₂消耗的电能远多于R₁，保温时能量的转化效率很低”、“保温状态时，甲图的能量的转化率远高于乙图”更好）．

（2）；  

（3）  

（4）位置正确

【解析】

试题分析：（1）甲；甲图所示的电路，保温状态时，电阻R₁、R₂消耗的电能都用于水的保温．乙图所示的电路，保温状态时，只有电阻R₁消耗的电能用于水的保温，定值电阻R₂消耗的电能没有得到利用．（学生若能说明“乙图，因R₁远小于R₂，R₂消耗的电能远多于R₁，保温时能量的转化效率很低”、“保温状态时，甲图的能量的转化率远高于乙图”更好）．

（2）；  

（3）加热管R₁的电阻  

保温时总电阻     

加热管R₂的阻值  

（4）位置正确

考点：欧姆定律、电功率的计算、

点评：此题是一道电学和生活实际相结合的试题，涉及到热量、电功率等的计算，难度较大。