Question

【题目】图甲是小明家电热水壶内部的简化电路图，其中R 为加热管，R 为限流电阻，只有加热管放出的热量能被水吸收。S1是温控开关（也叫防干烧开关），S、S2是手动开关，调节S、S2可以使电热水壶分别处于加热和保温状态，下表是该电热水壶的铭牌。

(1)加热水壶处于加热状态时，手动开关S、S2应处于什么状态？正常工作时，通过加热管R1的电流为多少？_________

(2)电热水壶正常工作，在1标准大气压下，将一满壶初温为20℃的水烧开，水需要吸收多少热量？______[c水=4.2×103J/（kg℃）]

(3)水烧开后，让电热水壶处于保温状态，若R2=165Ω，则电热水壶的保温功率为多少？______

(4)小明发现在晚上用电高峰时烧开一壶水比白天用时长，晚上他进行了测量，关掉家里其他电器，仅电热水壶工作，他观察到家里电能表（如图乙）1min转盘转了40转，则晚上烧水时电热水壶的实际功率为多少？________

Answer 1

【答案】 4A 5.04×105J 55W 800W

【解析】（1）由电路图可知，当S1、S、S2都闭合时，R2短路，电路只有R1工作；当开S、S1闭合、S2断开时，两电阻串联；根据串联电阻的规律，根据P＝，当电路只有R1工作时功率大，为加热状态，即手动开关S、S2都闭合时，电热水壶处于加热状态；根据表中数据可知，电热水壶的额定功率为880W，由P＝UI，正常工作时，通过加热管R1的电流为：I＝＝4A；（2）由表中数据知，一满壶水的体积为1.5L，根据ρ＝，其质量为：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1.5×10﹣3m3＝1.5kg，在1标准大气压下，将一满壶初温为20℃的水烧开，水升温100℃﹣20℃＝80℃．水需要吸收多少热量：Q＝c水m△t＝4.2×103J/（kg℃）×1.5kg×80℃＝5.04×105J；（3）由欧姆定律I＝，根据（1）知，加热管电阻：R1＝＝55Ω，当开S1、S3闭合、S2断开时，两电阻串联，电路处于保温状态，根据电阻的串联，此时 电路的电阻：R串联＝R2+R1＝165Ω+55Ω＝220Ω，由欧姆定律，此时电路中的电流：I′＝＝1A，则电热水壶的保温功率，即R1的功率：P保＝I′2R1＝（1A）2×55Ω＝55W；（4）如图乙电能表上标有3000r/kWh，表示电能表转盘每转3000圈消耗1度电，则转40转消耗的电能为：W＝×40kWh＝×3.6×106J＝4.8×103J，1min转盘转了40转，晚上烧水时电热水壶的实际功率为：P实＝＝800W。