Question

饮水机的电路图如图，S是温控开关，R₂是供加热的电阻丝，R₁是电阻．
（1）分析电路图可知，当S

断开

时，饮水机处于保温状态．（填“闭合”或“断开”）
（2）加热状态额定功率为550W，正常工作时饮水机将热水罐中0.6L、18℃的水加热到93℃用时6min．求饮水机加热状态时的效率（水有效吸热量与消耗电能之比）．
（3）饮水机在保温状态时加热电阻丝R₂的功率是加热状态时的1/4，求R₁的阻值．

Answer 1

分析：（1）饮水机所处的状态根据开关S接通或断开时连入的电阻即可判断；
（2）根据m=ρV求出水的质量，利用吸热公式Q=cm△t求出水吸收的热量；然后利用电功公式W=Pt求出消耗的电能，利用η=

Q

W

×100%即可求出效率；
（3）根据加热时的功率由R=

U2

P

求出R₂的电阻，再求出保温时的总电阻；保温状态时R₁、R₂ 串联，从而求出R₁ 的阻值．

解答：解：（1）当S接通时，只有供加热的电阻丝R₂接入电路，饮水机则处于加热状态；当S断开时R₁与R₂是串联连接，电路中电阻阻值最大，功率最小，即处于保温状态．
故答案为：断开．
（2）水的质量m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.6×10^-3m³=0.6kg
水从18℃加热到93℃吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×0.6kg×（93℃-18℃）=1.89×10⁵J
饮水机加热6min消耗的电能为：
W=Pt=550W×6×60s=1.98×10⁵J
饮水机加热的效率：
η=

Q吸

W

×100%=

1.89×105J

1.98×105J

×100%≈95.5%；
答：饮水机加热状态时的效率为95.5%．
（3）加热状态下，S闭合，只有电阻R₂接入电路，饮水机的功率P₁=550W，电压U=220V
∴R₂=

U2

P1

=

(220V)2

550W

=88?
保温状态时R₂的功率是加热时的

1

4

，说明此时电阻R₂两端的电压变成原来的

1

2

，为110V，
根据串联分压的特点，R₁和R₂的电阻相等，
所以：R₁=R₂=88Ω．
答：R₁的阻值是88Ω．

点评：本题重点考查了欧姆定律和功率公式的灵活运用，综合性比较强，有一定的难度．