Question

【题目】无内胆饮水机﹣﹣管线机的电路原理如图，电热丝R1、R0绕在出水管上，水经过出水管时被加热，通过改变“温、开水选择开关”的状态（“断开”或“闭合”），可以选择出温水或开水．该管线机的额定电压是220V，开水加热电功率是2200W，温水加热电功率是1100W．已知：电热丝R1、R0电阻不随温度变化，水的比热容c=4．2×103J/（kg℃），水的密度ρ=1×103kg/m3，取g=10N/kg．问：

（1）“温、开水选择开关”的状态和出温水、开水的对应关系如何？

（2）饮水机正常工作，出开水时电热丝中的电流是多少？电热丝R0的电阻是多少？

（3）现在需要100℃的开水500mL，已知水的初温是20℃，水需要吸收多少热量？如果电能转化为水的内能的效率是80%，饮水机正常工作时，烧开这些水需要多少时间？

Answer 1

【答案】（1）温水：开关断开 开水：开关闭合

（2）10A 22 Ω

（3）1．68×104J 95．45s

【解析】试题分析：（1）当选择开关闭合时，电阻R1短路，电路中的总电阻小，由公式P=U2/R可知，电热器的功率大，出开水．当选择开关断开时，电阻R1、R0串联，电路中的总电阻大，由公式P=U2/R可知，电热器的功率小，出温水；（2）出开水时，电热丝中的电流I开=P开/U=2200W/220V=10A，电热丝R0=U/I开=220V/10A=22Ω；（3）水吸收的热量Q吸=cmΔt=4．2×103J/（kg·℃）×500×10-6×1×103kg×（100℃-20℃）=1．68×105J，产生这些热量所需的电能W=Q吸/η=168000J/80%=2．1×105J，饮水机工作时间t=W/P=2．1×105J/2200W=95．5s。