Question

某种电热饮水机有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S自动控制），从它的说明书上收集到如下数据及如图所示的简化电路原理图．

热水箱容量	1L
额定电压	220V
加热功率	1000W
保温功率	44W

（1）当S闭合，S断开时，饮水机处于______（填“加热”或“保温”）状态．
（2）将一满热水箱的水从20℃加热到80℃需要吸收多少热量？若加热效率为90%，需要加热多长时间？[c_水=4.2×10³J/，ρ_水=1.0×10³kg/m³]．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据公式P=可知，电源电压不变，当电路电阻变大时，电路消耗的电功率就小，就处于保温状态；当电路电阻变小时，电路消耗的电功率就大，就处于加热状态．
（2）知道水箱的体积和水的密度，根据公式m=ρV可求水的质量，又知道水的比热容和温度的变化，可利用公式Q_吸=Cm△t计算水吸收的热量；知道加热效率，再利用公式W=计算出消耗的电能，又知道加热时的功率，可利用时t=计算出加热时间．
解答：解：
（1）当S闭合，S断开时，电路中只有电阻R₂，电阻相对较大，电功率较小，处于保温状态，
当两开关都闭合时，两电阻并联，此时电路电阻最小，电功率最大，处于加热状态．
故答案为：保温．
（2）∵ρ=10³kg/m³，V=1L=1×10^-3m³，
∴一箱水的质量为：m=ρV=10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg，
又∵C=4.2×10³J/（kg?℃），△t=t-t=80℃-20℃=60℃，
∴水吸收的热量为：Q_吸=Cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×60℃=2.52×10⁵J；
而加热效率为η_热=90%，
∴消耗的电能为：W===2.8×10⁵J，
而P_加=1000W，
加热时间为：t===280s．
答：需要吸收热量2.52×10⁵J，加热时间为280s．
点评：本题考查质量、吸收热量、时间等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是开关断开与闭合时电路的情况，要学会从题目所给信息中找到有用的数据．在计算过程中要特别注意单位的换算．