Question

（2013?盐城一模）小华家购买了一台饮水机，技术参数如下表，其工作电路如图所示，S₀是温控开关，可以自动控制饮水机的加热和保温状态．试问：
（1）请分析说明温控开关闭合时，饮水机处于加热还是保温状态．
（2）R₂的阻值是多少？
（3）小华估计当时的水温为20℃，饮水机将水从20℃烧开需要吸收多少热量？需要多长时间？[c_水=4.2×10³J/（kg?℃），气压为1标准大气压，热量全部被水吸收]．

Answer 1

分析：（1）S₀闭合时，R₁和R₂并联，由此来判断电路中电阻的大小，再利用公式P=

U2

R

来分析电功率的大小，从而判断饮水机处于哪种工作状态；
（2）首先判断当电路中只有R₂时，饮水机处于什么状态，已知电压和电功率，可利用公式R=

U2

P

计算电阻的大小；
（3）先根据m=ρV求出水的质量，再根据Q=cm△t求出水吸收的热量，最后根据t=

W

P

=

Q

P

求出加热时间．

解答：解：（1）S₀断开时，饮水机的功率为P₁=

U2

R2

，S₀闭合时，饮水机的功率为P₂=

U2

R总

，
∵R₁和R₂是并联，
∴R_总＜R₂，
∴P₁＜P₂，则温控开关S₀闭合时处于加热状态；
（2）S₀断开时，电路中只有R₂时，饮水机处于保温状态，
∵U=220V，P_保=44W，
∴R₂=

U2

P保

=

(220V)2

44W

=1100Ω；
（3）水烧开需要吸收热量为Q=c_水m_水（t-t₀）=c_水ρ_水V_水（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×1.0×10³kg/m³×1×10^-3m³×（100℃-20℃）=3.36×10⁵J，
需要加热时间为t=

W

P

=

Q

P

=

3.36×105J

500W

=672s=11.2min；
答：（1）温控开关闭合时饮水机处于加热状态；
（2）R₂的阻值为1100Ω；
（3）烧开水需要吸收3.36×10⁵J；加热时间为11.2min．

点评：本题考查了并联电阻特点和电功率公式的应用，以及电阻、质量、吸热、加热时间的计算，关键是公式的灵活运用，并且对于纯电阻，计算热量可利用公式Q=W=Pt计算．