题目内容
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如图所示是家庭、宾馆常用的电热水壶及其电路原理图．电热水壶最多能装1L的水，有加热和保温两个档，定值电阻R1的阻值为2156Ω，电热丝R2的阻值为44Ω．求：（1）开关S1、S2分别处于什么状态时，电热水壶处于加热状态？此时电热水壶的加热电功率是多少？
（2）在1标准大气压下将一壶20℃的水烧开需要6分钟，则此过程中水所吸收的热量是多少？（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃））
（3）在这次烧水中，电热水壶的效率是多少？（保留三位有效数字．）
分析 （1）由电路图可知，当开关S1闭合、S2断开时，两电阻串联，再闭合开关S2时，只有R2工作，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，电阻越小，电功率越大，并利用P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出电热水壶的加热功率；
（2）在1标准大气压下水的沸点是100℃，根据密度公式求出水的质量，根据Q吸=cm（t-t0）求出水吸收的热量；
（3）根据W=Pt求出烧开这壶水消耗的电能，吸收的热量与消耗的电能的比值就是电热水壶的效率．
解答 解：（1）由电路图可知，当开S1闭合、S2断开时，两电阻串联，再闭合开关S2时，只有R2工作，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，当开关S1、S2都闭合时，电路中的总电阻最小，电功率越大，电热水壶处于加热状态；
加热功率：
P=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{（220V）^{2}}{44Ω}$=1100W；
（2）水的体积：
V=1L=1×10-3m3，
由ρ=$\frac{m}{V}$可知，水的质量：
m=ρV=1.0×103kg/m3×1×10-3m3=1kg，
在1标准大气压下水的沸点是100℃，则水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃-20℃）=3.36×105J；
（3）由P=$\frac{W}{t}$可得，烧开这壶水消耗的电能：
W=Pt=1100W×6×60s=3.96×105J，
电热水壶的效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{3.36×1{0}^{5}J}{3.96×1{0}^{5}J}$×100%≈84.8%．
答：（1）开关S1、S2均处于闭合状态时，电热水壶处于加热状态，其加热功率为1100W；
（2）此过程中水所吸收的热量是3.36×105J；
（3）在这次烧水中，电热水壶的效率是84.8%．
点评 本题考查电功率、吸收热量、消耗电能、转化效率等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是知道开关断开与闭合时电路的连接情况，解题过程中要注意单位的换算．
课堂练加测系列答案
轻松课堂单元测试AB卷系列答案
| A． | 1Ω | B． | 4Ω | C． | 6Ω | D． | 8Ω |
如图所示电路，R1、R2、R3为定值电阻，现有一个电压恒定的电源，当把该电源接在A、C两个接线端、开关S1、S2断开时，电阻R1消耗的功率为P1；当把该电源接在A、D两个接线端、开关S1、S2闭合时，电流表A1和A2示数之比为3：2，电阻R1消耗的功率为P1′，已知P1：P1′=1：9，R1=3Ω，则下列判断正确的是（ ）| A． | R2=4Ω | B． | R3=1.5Ω | C． | R1=$\frac{2}{3}$R3 | D． | R3=2R2 |
甲和乙两灯的额定电压均为6V，如图是两灯的电流随其两端电压变化的曲线．现将两灯串联后接在某一电路中，要使其中一个灯泡正常发光，并保证电路安全，电路的工作电流应为0.5A，电源电压最大为8 V，此时这两灯实际功率之比是1：3．
如图所示，电源电压保持不变，小灯泡L标有“6V 3W”的字样，滑动变阻器R1的阻值变化范围为0～50Ω，定值电阻R2的阻值为5Ω．
如图甲，松开气球的口子，快速放气后会感到气球变凉．这是因为气体对外做功，导致内能减少．如图乙，松开气球的口子，气球向后喷出气体的同时，气球会沿着绳子快速向前飞去，这说明力的作用是相互的；以吸管为参照物，气球是静止的．