题目内容
9．
为了让每个学生能喝上清洁卫生的纯净水，学校为每个班级添置了一台饮水机，其工作原理可简化为如图所示的电路，其中S是一个温控开关，R1为发热板，当饮水机处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度时，开关S自动切换到另一档，饮水机便处于保温状态．（1）试确定温控开关S接a或b时，饮水机分别对应的工作状态”；S接a时处于保温状态（选填“加热”或“保温”）；
（2）已知饮水机加热时发热板的功率为550W，求发热板的电阻是多少？
（3）已知电阻R2=132Ω，求保温时电路中的电流和发热板的电功率分别为多少？
（4）这台电热饮水机热水箱的容积是0.8L，当热水箱储满15℃的水后，加热到70℃需要吸收多少的热量？如果消耗电能的80%被水吸收，则饮水机需正常工作多长时间？
分析 （1）当S从接a到b时，根据串联电路的总电阻大于分电阻可知电路中的电阻变小，根据欧姆定律可知电路中的电流变大，再根据P=I2R判断R1消耗的电功率即可判断饮水机分别对应的工作状态；
（2）知道发热盘的电阻和额定电压，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$的变形公式求出发热板的电阻；
（3）保温状态时，R1与R2串联，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，根据P=I2R即可求出发热板的电功率；
（4）先根据密度的变形公式求出水的质量，然后根据公式Q吸=cm△t可求吸收的热量；已知加热效率和加热时的功率，可求加热时间．
解答 解：（1）当S接a时，两电阻串联；当S接b时，电路为R1的简单电路；
根据I=$\frac{U}{R}$和P=I2R可知：
S接a时，电路中电阻最大、电流最小，电功率最小，饮水机处于保温状态，
S接b时，电路中电阻最小、电流最大，电功率最大，饮水机处于加热状态；
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，发热板的电阻：R1=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{加热}}$=$\frac{（220V）^{2}}{550W}$=88Ω；
（3）保温状态时，R1与R2串联；
因串联电路中各处的电流相等，所以电路中的电流：I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{220V}{88Ω+132Ω}$=1A；
发热板的电功率：P保温=I2R1=（1A）2×88Ω=88W；
（4）由ρ=$\frac{m}{V}$可知，水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×0.8×10-3m3=0.8kg；
水吸收的热量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×0.8kg×（70℃-15℃）=1.848×105J；
因为Q吸=ηW=ηPt，所以t=$\frac{{Q}_{吸}}{{ηP}_{加热}}$=$\frac{1.848×1{0}^{5}J}{80%×550W}$=420s．
答：（1）保温；
（2）发热板的电阻是88Ω；
（3）保温时电路中的电流和发热板的电功率分别为1A和88W；
（4）这台电热饮水机热水箱的容积是0.8L，当热水箱储满15℃的水后，加热到70℃需要吸收1.848×105J的热量；
如果消耗电能的80%被水吸收，则饮水机需正常工作420s．
点评 本题考查质量、电流、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．
名校课堂系列答案
如图所示，电源电压不变，闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P自a向b移动，下列说法中正确的是（ ）| A． | 电压表V1示数变大，电流表A的示数变大 | |
| B． | 电压表V2示数变小，电流表A的示数变小 | |
| C． | 电压表V1示数不变，电流表A的示数变大 | |
| D． | 电压表V2示数变大，电流表A的示数变小 |
如图的电路中，电源两端的电压保持不变，当开关S闭合后，灯L不发光，电压表指针有明显偏转．若电路中只有一处故障，对于此电路可能故障的判断，下列说法中不正确的是（ ）| A． | 灯L短路 | B． | 定值电阻R1断路 | ||
| C． | 滑动变阻器R2断路 | D． | 灯L断路 |
如图所示，相同体积的水和煤油放在有阳光的窗台上，几天后水没有了，煤油还有一部分，根据这个现象可以得出的结论是（ ）| A． | 水比煤油蒸发的快 | B． | 表面积越大，液体蒸发越快 | ||
| C． | 蒸发需要阳光直接照射 | D． | 两种液体都会蒸发 |