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S₀自动控制），从它的说明书上收集到如下数据及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，S₀断开时，饮水机处于

 

（填“加热”或“保温”）状态．
（2）求：①一满热水箱水的质量；②保温时的电流．（1L=1×10^-3m³）
（3）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/（kg?℃），ρ_水=1.0×10³kg/m³]．

Answer 1

分析：（1）根据公式P=

U2

R

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）已知水箱的体积和水的密度，根据公式m=ρV可求水的质量，已知保温时的功率，根据公式I=

P

U

可求保温时的电流．
（3）根据公式Q_吸=cm△t可求吸收的热量，已知加热效率和加热时的功率，可求加热时间．

解答：解：（1）当S闭合，S₀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）①一箱水的质量m=ρV=10³kg/m³×1×10^-3m³=1kg，
②由P=UI得I=

P

U

=

44W

220V

=0.2A．
答：满箱水的质量为1kg，保温时的电流为0.2A．
（3）Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×（80℃-20℃）=2.52×10⁵J，
∵Q_吸=ηW=ηPt，
∴t=

Q吸

ηP

=

2.52×105J

0.9×1000W

=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、电流、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．