Question

（2014•东营）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

考点：

电功与热量的综合计算．
专题：	电和热综合题．
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．当开关接通时，只有电阻R0接入电路，当开关S断开时，电阻R1和R0串联接入电路，由电功率的公式P=可判断饮水机处于什么状态． （2）知道饮水机在加热状态下正常工作，又知道加热功率和额定电压，可利用P=UI的变形公式求出正常工作时电路中的电流． 知道饮水机的加热功率和保温功率，可利用公式R=计算出在加热和保温状态下的电阻，以及利用串联电路电阻的关系计算出电热丝R0的阻值． （3）先根据密度的变形公式求出水的质量，然后根据Q吸=cm△t即可求出水吸收的热量； 根据η=求出消耗的电能，然后根据W=Pt求出烧开开水需要的时间．
解答：	解：（1）当开关S闭合时，只有电阻R0接入电路；由P=可知，此时饮水机处于加热状态； 当开关S断开时，电阻R1和R0串联接入电路，此时饮水机处于保温状态． （2）根据题意可知，P加=2200W，由P=UI可知，饮水机出开水时电热丝中的电流：I===10A． 饮水机处于加热状态时，只有电阻R0接入电路，由P=可知，R0===22Ω， （3）由ρ=可知，水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×500×10﹣6m3=0.5kg； 水吸收的热量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×（100℃﹣20℃）=1.68×105J； 由η=可得，W===2.1×105J； 由W=Pt可知，t==≈95.45s． 答：（1）当开关S闭合时，只有电阻R0接入电路；此时饮水机处于加热状态； 当开关S断开时，电阻R1和R0串联接入电路，此时饮水机处于保温状态． （2）饮水机正常工作，出开水时电热丝中的电流是10A；电热丝R0的电阻是22Ω； （3）现在需要100℃的开水500mL，已知水的初温是20℃，水需要吸收了1.68×105J的热量； 如果电能转化为水的内能的效率是80%，饮水机正常工作时，烧开这些水需要的时间为95.45s．
点评：	本题考查了密度公式、吸热公式、电功率公式、电功公式、效率公式的应用，关键是计算公式的灵活应用，难度适中，是一道好题．