Question

如图（1）是一种WSH﹣500型号家用饮水机，其铭牌见图（2），图（4）是该型号饮水机的电路图。

（1）当温控开关1，2都闭合时，加热管正常工作，红灯 ，绿灯 ；（选填“亮”或“不亮”）当水沸腾后，温控开关1，2都断开，加热管不工作，此时红灯灭绿灯亮，则两灯电阻应满足的关系是 。

（2）饮水机正常加热时，电路中的电流是多少？

（3）某次断开其它用电器，只让饮水机工作5 min，电能表表盘转动了24 r，电能表的规格如图（3）所示，通过计算说明饮水机是否正常工作。

（4）该型号一饮水机正常工作时，将质量为0.5 kg，初温20℃的水在标准大气压下烧开需用时6 min，求“加热”时的效率。

Answer 1

以饮水机为背景主要考查电流、热量、电功的计算、电能表参数的理解，涉及到饮水机的原理、对电路图的分析，与生活联系紧密。第（1）题，当温控开关1，2都闭合时，加热管正常工作，红灯亮，绿灯因被短路不亮；当水沸腾后，温控开关1，2都断开，加热管不工作，这时红灯与绿灯串联，且红灯灭绿灯亮，根据串联电路的电压特点可知：红灯不亮，则电功率太小，即分压太小，而绿灯能达到发光状态，则功率大，分压很大；这应是在绿灯电阻远大于红灯电阻的条件下发生的现象。第（2）题，已知饮水机正常加热时的额定电压和额定功率，根据公式I＝可求电路中的电流。第（3）题，已知电能表每消耗1 kW•h的电能，表盘就转动600 r，可求转过24 r消耗的电能，根据公式P＝求出饮水机此时的功率，再与它的额定功率进行比较，即可得出结论。第（4）题，知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温（在标准大气压下水的沸点为100℃），利用吸热公式Q_吸＝cm△t可求水吸收的热量；由图可知饮水机的额定功率，因为饮水机正常工作，饮水机的实际功率等于额定功率，利用W＝Pt可求饮水机正常工作6 min消耗的电能，再据效率公式η＝可求效率。

解答：（1）亮  不亮  绿灯电阻远大于红灯电阻

（2）解：加热时电路中的电流I＝2.3 A。

答：饮水机正常加热时，电路中的电流约为2.3 A。                         

（3）解：饮水机消耗的电能W＝＝0.04 kW•h，                       

饮水机工作的时间t＝5 min＝ h，

此时的功率P_实＝＝0.48 kW＝480 W＜500 W。

所以饮水机不能正常工作。

答：饮水机不能正常工作。                                              

（4）解：水吸收的热量Q_吸＝cm△t＝4.2×10³ J/（kg•℃）×0.5 kg ×（100℃－20℃）

＝1.68×10⁵ J。                                 

由于饮水机正常工作，故P＝P_额＝500 W。

则饮水机正常工作6 min消耗的电能W_电＝Pt＝500 W×6×60 s＝1.8×10⁵ J。

所以“加热”时的效率η＝93.3%。

答：饮水机“加热”时的效率约为93.3%。