题目内容

13．如图所示是市场上一种电热饮水机的简化电路图，S是温控开关，R2是调节电阻，其阻值为88Ω，R1是供加热的电阻丝，饮水机的铭牌如表所示．[已知c水=4.2×103J/（kg•℃）]求：
（1）若饮水机正常工作的加热效率为80%，现将质量为5kg，初温为20℃的水在一标准大气压下烧开需要吸收的热量是多少？需加热多长时间？（计算结果保留整数）
（2）当饮水机处于保温状态时，R1的功率是多少？
型号YSJ-66
额定电压220V
加热功率2200W
水箱容积5L

分析 （1）已知水的质量与初温，由热量公式可以求出水吸收的热量；由加热效率求出饮水机产生的热量，然后由电功率公式的变形公式求出加热时间．
（2）先用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可求出加热电阻R1；再利用I=$\frac{U}{R}$求出保温时的电流，最后利用P=I2R求出R1的功率．

解答 解：
（1）水吸收热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（100℃-20℃）=1.68×106J；
由题根据η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$可得加热中消耗的电能：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{1.68×1{0}^{6}J}{80%}$=2.1×106J，
由P=$\frac{W}{t}$可得加热时间：
t=$\frac{W}{{P}_{加热}}$=$\frac{2.1×1{0}^{6}J}{2200W}$≈955s；
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，加热电阻R1=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{热}}$=$\frac{{（220V）}^{2}}{2200W}$=22Ω，
当断开S时，R1、R2串联，电路处于保温状态，保温时电路中电流I保=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{220V}{88Ω+22Ω}$=2A，
R1的功率P1=I保2R1=（2A）2×22Ω=88W．
答：（1）需要吸收的热量是1.68×106J；需加热955s时间；
（2）当饮水机处于保温状态时，R1的功率是88W．

点评 本题考查了求水吸收的热量、饮水机的工作时间，以及串联电路特点和欧姆定律、电功率公式的应用，要明确R1是加热电阻．

练习册系列答案
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求：
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（1）灯泡L正常发光时的电阻；
（2）电源电压；
（3）开关S、S1、S2都闭合且滑片P在c点时，电阻R0消耗的功率．
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（2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，他接下来应进行的操作是C
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电压（v）2.02.52.8
电流（A）0.200.240.26
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②通过分析实验数据可知，小灯泡的电阻是变化的，其原因是：小灯泡发光时，温度升高造成电阻变化．
（4）实验时某小组学生设计了一个不用电流表测定该小灯泡额定功率的实验，实验电路如图所示2．其中R0为阻值已知的定值电阻（阻值适当），S2为一个单刀双掷开关（符号为：），请你将他们的实验过程补充完整，并写出相应的表达式．
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