Question

16．如表是某型号饮水机的铭牌，图甲是它的工作电路简图，其中R₁是限流电阻，R₂是加热电阻；S₁是手动电源开关，S₂是自动温控开关（电阻不计），当热水包中的水温低于某设定温度时，S₂会自动闭合；达到设定温度时，S₂会自动弹起．图乙是饮水机正常工作时热水包中水温随时间变化的图象，若热水包中水初温为20℃，质量为0.5kg．

水桶容量	20L
热水包容量	0.5kg
额定电压	220V
加热功率	880W
保温功率	220W

（1）饮水机正常工作时的最大电流是多少？
（2）从第0min到第5min，水吸收的热量是多少？
（3）第0min至第5min内，饮水机的热效率是多少？

Answer 1

分析 （1）已知饮水机的加热功率（最大功率）和额定电压，利用公式P=UI求正常工作时的最大电流；
（2）由图象得出水的初、末温度，可求温度变化，已知水的质量、比热容，利用公式Q=cm△t计算水吸收的热量；
（3）已知加热功率和加热时间，可以得到消耗的电能；已知水吸收的热量和消耗的电能，两者之比就是饮水机的热效率．

解答 解：
（1）饮水机处于加热状态时，功率最大，电压一定，由P=UI可知此时通过的电流最大，
由P=UI可得，通过饮水机的最大电流为：
I_最大=$\frac{{P}_{加热}}{{U}_{额}}$=$\frac{880W}{220V}$=4A；
（2）由图乙可知，从第0min至第5min，初温为20℃、末温为80℃，水温变化△t=80℃-20℃=60℃，
水吸收的热量：
Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×0.5kg×60℃=1.26×10⁵J；
（3）由图乙可知，从第0min至第5min饮水机处于加热状态，P=880W，
由P=$\frac{W}{t}$得饮水机消耗的电能：
W=Pt=880W×5×60s=2.64×10⁵J，
饮水机的热效率：
η=$\frac{Q}{W}$=$\frac{1.26×1{0}^{5}J}{2.64×1{0}^{5}J}$×100%≈48%．
答：（1）饮水机正常工作时的最大电流是4A；
（2）从第0min至第5min，水吸收的热量是1.26×10⁵J；
（3）第0min至第5min内，饮水机热效率是48%．

点评 此题考查了电功率计算公式及其变形公式的应用、热量的计算和热效率的计算，属电、热综合题，有一定的难度，突破的关键是熟悉基本公式，能从图表、图象中提取有用的信息．