Question

5．小波班上有一台饮水机，它的铭牌如下表，工作电路如图所示，S₀是温控开关，可以自动控制饮水机的加热或保温状态．[c_水=4.2×10³J/（kg•℃）]问：

热水箱容量	1.5L
额定电压	220V
加热功率	550W

（1）将1.5kg的水从20℃加热到90℃，水吸收的热量是多少？
（2）饮水机在加热状态下正常工作15min，消耗的电能是多少？
（3）若在保温状态下，饮水机消耗的功率是44W，则R₂的阻值是多少？

Answer 1

分析 （1）知道水的质量和温度的变化以及比热容，根据Q_吸=cm（t-t₀）求出水吸收的热量；
（2）根据P=$\frac{W}{t}$求出饮水机在加热状态下正常工作15min消耗的电能；
（3）由电路图可知，开关S闭合、S₀断开时，电路为R₂的简单电路，电路的电阻最大，功率最小，饮水机处于保温状态，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出R₂的阻值．

解答 解：（1）水吸收的热量：
Q_吸=cm（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg•℃）×1.5kg×（90℃-20℃）
=4.41×10⁵J；
（2）由P=$\frac{W}{t}$可得，饮水机在加热状态下正常工作15min消耗的电能：
W=Pt=550W×15×60s=4.95×10⁵J；
（3）由电路图可知，开关S闭合、S₀断开时，电路为R₂的简单电路，饮水机处于保温状态，
由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，R₂的阻值：
R₂=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保温}}$=$\frac{（220V）^{2}}{44W}$=1100Ω．
答：（1）水吸收的热量是4.41×10⁵J；
（2）饮水机在加热状态下正常工作15min，消耗的电能是4.95×10⁵J；
（3）R₂的阻值是1100Ω．

点评 本题考查了吸热公式和电功公式、电功率公式的应用，关键是饮水机保温状态的判断．