Question

11．下表为某饮水机铭牌的部分参数，其内部简化电路如图所示[C_水=4.2×l0³J/kg•℃]求：

额定电压	220V
额定功率	加热	1000W
	保温	44W
热水器的容量	2L

（1）当S、S₁同时闭合时，饮水机处于加热状态加热（选填“加热”或“保温”）．
（2）饮水机保温状态下正常工作时的电流．
（3）发热电阻R₂的阻值．
（4）若不计热损耗，该饮水机将2kg的水从30℃加热至90℃，需要多长时间？

Answer 1

分析 （1）分析图示电路结构，根据电路结构判断饮水机的工作状态．
（2）已知饮水机保温状态下的额定功率和额定电压，由电功率公式求出饮水机正常工作时的电流；
（3）由电功率公式求出电阻阻值；
（4）知道热水器的容量，根据密度公式求出水的质量，根据公式Q=cm△t可求水吸收的热量，再应用功率公式求出加热时间．

解答 解：（1）由图示电路图可知，当S、S₁同时闭合时，只有电阻R₂接入电路，电路电阻最小，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，此时电路电功率最大，饮水机处于加热状态；
（2）由表格数据可知，饮水机保温状态下的功率为44W，
根据P=UI可得，正常工作时的电流：I=$\frac{{P}_{保温}}{U}$=$\frac{44W}{220V}$≈0.2A；
（3）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，电阻R₂的阻值：R₂=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{加热}}$=$\frac{（220V）^{2}}{1000W}$=48.4Ω；
（4）水吸收的热量：
Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（90℃-30℃）=5.04×10⁵J，
不计热损耗时，消耗的电能和水吸收的热量相等，
由：Q=W=Pt可得，加热时间：t=$\frac{Q}{{P}_{加热}}$=$\frac{5.04×1{0}^{5}J}{1000W}$=504s．
答：（1）加热．
（2）饮水机保温状态下正常工作时的电流为0.2A．
（3）发热电阻R₂的阻值为48.4欧姆．
（4）若不计热损耗，该饮水机将2kg的水从30℃加热至90℃，需要504s．

点评 本题考查了密度公式、吸热公式、电功率公式、电功公式、效率公式的应用，关键是知道铭牌参数含义的理解与掌握，难度适中，是一道好题．