Question

小波班上有一台饮水机，它的铭牌如右表，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或保温状态．问：

热水箱容量	1.5L
额定电压	220V
加热功率	550W
保温功率	44W

（1）当热水箱中盛满水时，水的质量是多少？
（2）在加热状态下，饮水机正常工作20min可以将满箱的水从20℃加热到100℃，则在此过程中：
①通过饮水机的电流是多少？饮水机消耗的电能是多少？
②水吸收的热量是多少？[c_水=4.2×10³J/（kg?℃）]
③饮水机的效率是多少？
（3）R₂的阻值是多少？

Answer 1

分析：（1）已知热水箱的容量也就是已知水的体积，利用m=ρV计算水的质量；
（2）①已知加热功率和额定电压，利用I=

P

U

计算电流；已知加热功率和工作时间，利用W=Pt计算消耗的电能；
②已知水的质量和水的初温、末温，利用Q=cm（t-t₀）计算吸收的热量；
③饮水机消耗的电能为总能量，水吸收的热量为有用能量，利用η=

Q吸

W

计算饮水机的效率；
（3）当S₀断开时，饮水机处于保温状态，此时电路中只有R₂，已知电源电压和保温功率，利用公式P=

U2

R

变形可计算电阻R₂的阻值．

解答：解：（1）水的质量：m=ρV=1.0×10³kg/m³×1.5×10^-3m³=1.5kg；
（2）①此时通过饮水机的电流是：I_加=

P加

U

=

550W

220V

=2.5A；
此时消耗的电能是：W=P_加t=550W×20×60s=6.6×10⁵J；
②水吸收的热量是：Q_吸=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg?℃）×1.5kg×（100℃-20℃）=5.04×10⁵J；
③饮水机消耗的电能为总能量：Q_总=W=6.6×10⁵J；
水吸收的热量为有用能量，Q_吸=5.04×10⁵J；
故饮水机的效率为：η=

Q吸

W

×100%=

5.04×105J

6.6×105J

×100%≈76.4%；
（3）分析题意可知，当S₀断开时，饮水机处于保温状态．由公式P=

U2

R

得：
R₂=

U2

P保

=

(220V)2

44W

=1100Ω．
答：（1）当热水箱中盛满水时，水的质量是1.5kg；
（2）在加热状态下，饮水机正常工作20min可以将满箱的水从20℃加热到100℃，则在此过程中：
①通过饮水机的电流是2.5A，饮水机消耗的电能是6.6×10⁵J；
②水吸收的热量是5.04×10⁵J；
③饮水机的效率是74.6%；
（3）R₂的阻值是1100Ω．

点评：本题考查学生对实际用电器电功率的分析以及运用电功率公式结合欧姆定律计算相关物理量的能力，在计算过程中要注意单位的统一．