题目内容

某种电热饮水机有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关S0自动控制),从它的说明书上收集到如下数据及如图所示的简化电路原理图.
热水箱容量 1L
额定电压 220V
加热功率 1000W
保温功率 44W
(1)当S闭合,S0断开时,饮水机处于
保温
保温
(填“加热”或“保温”)状态.
(2)将一满热水箱的水从20℃加热到80℃需要吸收多少热量?若加热效率为90%,需要加热多长时间?[c水=4.2×103J/(kg?℃),ρ水=1.0×103kg/m3].
分析:(1)根据公式P=
U2
R
可知,电源电压不变,当电路电阻变大时,电路消耗的电功率就小,就处于保温状态;当电路电阻变小时,电路消耗的电功率就大,就处于加热状态.
(2)知道水箱的体积和水的密度,根据公式m=ρV可求水的质量,又知道水的比热容和温度的变化,可利用公式Q吸=Cm△t计算水吸收的热量;知道加热效率,再利用公式W=
Q吸
η热
计算出消耗的电能,又知道加热时的功率,可利用时t=
W
P加
计算出加热时间.
解答:解:
(1)当S闭合,S0断开时,电路中只有电阻R2,电阻相对较大,电功率较小,处于保温状态,
当两开关都闭合时,两电阻并联,此时电路电阻最小,电功率最大,处于加热状态.
故答案为:保温.
(2)∵ρ=103kg/m3,V=1L=1×10-3m3,
∴一箱水的质量为:m=ρV=103kg/m3×1×10-3m3=1kg,
又∵C=4.2×103J/(kg?℃),△t=t-t0=80℃-20℃=60℃,
∴水吸收的热量为:Q吸=Cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×1kg×60℃=2.52×105J;
而加热效率为η热=90%,
∴消耗的电能为:W=
Q吸
η热
=
2.52×105J
90%
=2.8×105J,
而P加=1000W,
加热时间为:t=
W
P加
=
2.8×105J
1000W
=280s.
答:需要吸收热量2.52×105J,加热时间为280s.
点评:本题考查质量、吸收热量、时间等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是开关断开与闭合时电路的情况,要学会从题目所给信息中找到有用的数据.在计算过程中要特别注意单位的换算.
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