Question

近期他重慶市有關(guān)單位實施的家電下鄉(xiāng)活動中，有種電器是電熱飲水機，它有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)（由機內(nèi)溫控開關(guān)S₀自動控制），從說明書上收集到如下數(shù)據(jù)及圖所示的電路原理圖。

（1）請分析說明溫控開關(guān)S₀斷開時，飲水機處于加熱還是保溫狀態(tài)。
（2）求電阻R₁的阻值。
（3）晚上，由于是用電高峰期，該電熱飲水機的實際工作電壓只有200V，若它的電阻不變，加熱效率為80%，求將滿熱水箱的水從20℃加熱到80℃需要多長時間？ （C_水=4.2×10³J/（kg·℃），ρ_水=1.0×10³kg/m³，保留一位小數(shù)）

Answer 1

解：
（1）S₀斷開時，P₁=U²/R₂；S₀閉合時，P₂=U²/R_總； ∵R₁和R²的并聯(lián)∴R_總<R₂ ∴P₁<P₂ 則S₀斷開時處于保溫狀態(tài)
（2）保溫時：P_保溫=U²/R₂，R₂=U²/P_保溫=(220V)²/40W=1210Ω
加熱時，P_加熱=U²/R_總，R_總=U²/P_加熱=(220V)²/400W=121Ω
R_總=R₁R₂/( R₁+R₂)代入，121Ω=1210Ω·R₁/(1210Ω+R₁)，R₁=134.4Ω
（3）Q_放=Q_水吸
P_實t×80%=Q_水吸
(U²_實/R_總)·t×80%=c_水m_水△t_水
(U²_實/R_總)·t×80%=c_水ρ_水V_水△t_水
［(200V)²/121Ω］·t×80%=4.2×10³J/(kg·℃)×10³kg/m³×2×10^-3m³×(80℃-20℃)
t=1905.8s。