题目内容

【题目】教室的温热饮水机,其铭牌如下表所示。右图是饮水机简化电路的示意图,S是用感温材料制造的温控开关,R1是定值电阻,R2是供加热的电阻丝。 [水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃),水的密度ρ水=1×103kg/m3,取g=10N/kg]

(1)电热丝是利用电流的 效应工作的。分析电路图可知,当温控开关S (选填“闭合”或“断开”)时,饮水机处于加热状态。

(2)在加热状态下,饮水机正常工作时电路中的电流有多大?电阻丝R2的阻值有多大?

(3)正常工作时,该饮水机将热水罐中0.6kg、18℃的水加热至93℃,用时6min。请用这些数据及题目中的信息,计算该饮水机加热状态时的效率。

(4)如果要使电阻丝R2在保温状态时的功率是加热状态时的四分之一,定值电阻R1的阻值应是多大?

【答案】(1)热;闭合;(2)2.5A;(3)95.5%;(4)88Ω

【解析】试题(1)电热丝是利用电流的热效应工作的。分析电路图可知,当温控开关S 闭合时,饮水机处于加热状态;

(2)由P=UI得,在加热状态下,饮水机正常工作时电路中的电流是:I=P/U=550W/220V=2.5A;

(3)水吸收的热量:Q水=cm△t=4.2×103kg/m3×0.6kg×(93℃-18℃)=189000J,

加热过程消耗的电能:W=Pt=550W×6×60s=198000J,则η=Q水/W×100%=189000J/198000J×100%=95.5%

(4)因为电阻丝R2在保温状态时的功率是加热状态时的四分之一,

所以P'=P/4=550W÷4=137.5W U'= P'R2=137.5W×88Ω=110V,

因为加热状态时R1、R2串联,所以U1="U-" U'=220V-110V=110V

定值电阻R1的阻值应是 R1= R2 =88Ω

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