Question

如图甲所示为某家用电热水瓶，其容量为2L，有加热和保温两档，电路如图乙所示，某次该热水瓶装满初温为20℃的水，接在家庭电路中，它正常工作时的功率和时间关系如图丙所示。（外界大气压为1个标准大气压）求：（计算结果保留一位小数）

（1）当开关S₁、S₂均闭合时，电热水瓶处于加热状态，此时电阻R₁的阻值是多少？

（2）保温时通过电热水瓶插头的电流？

（3）若通电10 min恰好将水烧开，则加热时电热水瓶的热效率是多少？【水的比热容是4.2×10³J/（kg·℃）】

              

                   

Answer 1

【思路分析】

求解	题干信息	所用公式
（1）电热水瓶处于加热状态时，电阻R1的阻值是多少	只有R1接入电路，由题图丙可知P加热=1200W，电压220V
(2)保温时通过电热水瓶插头的电流	由题图丙可知P保温=400W， 电压220V
（3）通电10 min恰好将水烧开，则加热时电热水瓶的热效率是多少	S=250km；效率为30％，汽油的热值为4．6×107 J／kg	W=P加热t   m水=ρ水V Q=c水m（t-t0）

解：（1）当开关S₁、S₂均闭合时，电热水瓶处于加热状态，此时只有R₁接入电路，

由题图丙可知P_加热=1200W，则。。。。。。。。。（1分）

（2）由题图丙可知P_保温=400W，则。。。。。。。。。。。。。（1分）

（3）通电10 min消耗的电能W=P_加热t=1200W×600s=7.2×10⁵J 。。。。。。。。。。（1分）

热水瓶装满水的质量m_水=ρ_水V=1.0×10³ kg/m³×2×10^-3 m³=2  kg

将水烧开时水吸收的热量Q=c_水m（t-t₀）=4.2×10³J/（kg·℃）×2  kg×（100℃-20℃）=6.72×10⁵J。。。。。（1分）

则加热时电热水瓶的热效率。。。。。。。。。（1分）

【难点分析】学生不会识别电路，不清楚什么情况下是加热状态，什么情况下时候是保温状态。同时也不会分析P-t关系图；当开关S1闭合时，电热水瓶处于保温状态，观察P-t关系图，可知此时的功率为保温功率，即：P_保温=400W；当开关S1、S2均闭合时，电热水瓶处于加热状态，观察P-t关系图，可知此时的功率为保温功率，即：P_保温=1200W。