题目内容
2．
学习了电学知识后，小强研究家中的具有保温功能的电热饮水机，电热饮水机的简化电路示意图如图所示．电热饮水机的铭牌部分内容如表．问：| 额定电压 | 220V |
| 加热功率 | 400W |
| 保温功率 | 40W |
| 最大容积 | 2L |
（2）R1和R2的电阻值各是多大？
（3）若加热效率为80%，将装满水箱的水从20℃加热至100℃，需要多长时间？（c水=4.2×103J/（kg•℃），ρ水=1.0×103kg/m3，忽略温度对电阻的影响）
分析 （1）分析电路结构，根据电路结构及电功率公式分析答题．
（2）由电功率公式的变形公式求出电阻阻值．
（3）由热量公式求出水所吸收的热量，根据加热效率求出需要消耗的电能，最后由功率公式的变形公式求出加热时间．
解答 解：（1）由电路图可知，开关S0断开时两电阻串联，电路电阻较大，开关S0闭合时，只有电阻R1接入电路，电阻R2被短路，此时电路电阻较小，电源电压U一定，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，电阻越大，电路功率越小，电阻越大，饮水机功率越大，因此当饮水机处于保温状态时，电路定值较大，电功率较小，开关S0断开．
（2）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，
电阻R1=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{加热}}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{400W}$=121Ω，
处于保温状态时，电阻R总=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{保温}}$=$\frac{（{220V）}^{2}}{40W}$=1210Ω，
由于两电阻串联，根据电阻串联的特点可知：
保护电阻R2=R总-R1=1210Ω-121Ω=1089Ω；
（3）由ρ=$\frac{m}{V}$得水的质量：
m水△t水=ρ水V=1×103kg/m3×2×10-3m3=2kg，
水需要吸收的热量为：
Q吸=c水m水△t水=4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×105J；
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$得：
W=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{6.72×1{0}^{5}}{80%}$=8.4×105J；
由P=$\frac{W}{t}$得：
加热时间为t=$\frac{W}{P}$=$\frac{8.4×1{0}^{5}J}{400W}$=2100s=35min．
答：（1）饮水机处于保温状态时开关S0应处于断开状态；
（2）R1和R2的电阻值各是121Ω与1089Ω．
（3）将装满水箱的水从20℃加热至100℃，需要35min．
点评 本题考查学生对实际用电器电功率的分析以及运用电功率公式结合欧姆定律计算相关物理量的能力．
阅读快车系列答案
如图所示，----→表示磁感线，下列描述正确的是（ ）| A． | 导体平行于纸面向左或向右运动时，检流计有读数 | |
| B． | 导体平行于纸面向上或向下运动时，检流计有读数 | |
| C． | 导体垂直于纸面向里或向外运动时，检流计有读数 | |
| D． | 导体无论什么方向运动，检流计都有读数 |
（1）经验事实一：烧开满锅的水比烧开半锅水需要吸收的热量多．
经验事实二：妈妈说：“质量相等的水和油，升高相同的温度，需要的热量不同．”
①分析事实一：猜想“液体温度升高时吸收的热量”可能与质量因素有关；
②分析事实二，猜想“液体温度升高时吸收的热量”可能与物质的种类因素有关．
（2）为了验证上述猜想，小明做了如下实验．在4个相同的烧杯中分别装有水、煤油，并用相同的加热装置加热．实验数据记录如下．
| 序号 | 液体 | 质量/g | 初温度/℃ | 末温度/℃ | 通电加热时间/min |
| 1 | 水 | 300 | 20 | 30 | 12 |
| 2 | 水 | 150 | 20 | 30 | 6 |
| 3 | 煤油 | 300 | 20 | 30 | 6 |
| 4 | 煤油 | 300 | 20 | 25 | 3 |
②表中1、2实验是为了验证猜想①的（填序号）．你的猜想是否得到了实验的初步证实？是．
③分析比较实验3、4的实验记录，液体温度升高吸收的热量多少还与升高的温度有关．
如图，两只小鸟落在裸露的电线上，闭合开关后，你认为a、b两只小鸟会发生触电事故的是乙，原因是乙小鸟与灯并联，小鸟两端有电压，有电流通过小鸟．
如图所示，电源电压保持不变．当开关S由断开到闭合时，电流表的示数将变大，电压表的示数将变大，电压表与电流表示数的比值将不变（填“变大”、“不变”或“变小”）
在“测量小灯泡的额定功率”的实验中，所用小灯泡上 标有“3.8V”字样．（l）请在如图所示电路中用笔画线代替导线，把电路连接完整．（要求p向右滑，灯变亮）
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于滑动变阻器的A端，若闭合开关后，发现电压表的指针快速打到左边无刻度处，这是由于电压表正负接线柱接反了．
（3）下表是在实验中测出的三组数据，由表中数据可知，小灯泡的额定功率为1.44 W．
| 次数 | 电压U/V | 电流I/A | 灯泡亮度 |
| 1 | 3.0 | 0.36 | 偏暗 |
| 2 | 3.8 | 0.4 | 正常 |
| 3 | 4.5 | 0.42 | 偏亮 |
（5）小红根据测得的三组数据求出各次电阻，发现小灯泡三次的电阻值并不相同，这是因为小灯泡的电阻与温度有关．此时不能（填能或不能）用多次测量求平均值来减小误差．
如图所示的电路中，电源两端电压U保持不变．当只闭合开关S1时，电压表的示数为U1，电流表的示数I1为1A，电阻R1消耗的电功率P1为4W，电阻R2消耗的电功率为P2．当开关S1、S2都闭合时，电压表的示数为U2，电流表的示数为I2，电阻R2消耗的电功率为P2′．已知P2：P2′=1：9，U1：U2=4：3．