Question

有一種WSJ-60型號(hào)電水壺，圖4是電水壺的電路圖，L1為電源指示燈、L2為保溫指示燈、L3為加熱指示燈，R1、R2、R3為指示燈的保護(hù)電阻，其大小為100kΩ左右；R為加熱器，其電阻小于100Ω；S1、S2為壓鍵開關(guān)；ST溫控器是一個(gè)雙金屬片溫控開關(guān)，當(dāng)溫度較低時(shí)，其處于閉合狀態(tài)，當(dāng)溫度升高到一定值后，會(huì)自動(dòng)斷開，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)溫度開關(guān)控制。當(dāng)水壺放在底座上時(shí)，就分別壓下壓鍵開關(guān)S1、S2，并接通電路，如果插頭插入插座后，就接通了電源，電源指示燈就亮，反之就斷開。該壺有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作狀態(tài)。當(dāng)鈕子開關(guān)撥到手動(dòng)擋時(shí)，加熱電阻連入，開始加熱，水沸騰以后再將鈕子開關(guān)撥回。當(dāng)鈕子開關(guān)撥到自動(dòng)擋時(shí)，此時(shí)通過ST溫控器將加熱電阻連入，并開始加熱；當(dāng)水沸騰后，ST溫控器的觸點(diǎn)斷開，進(jìn)入保溫狀態(tài)，保溫指示燈亮；當(dāng)水的溫度低于某溫度后，ST溫控器又重新接通，再次進(jìn)入加熱狀態(tài)。若加熱器電阻阻值隨溫度改變而發(fā)生的變化可忽略不計(jì)，根據(jù)以上敘述與觀察，請回答以下問題。

1．在下列空格中填寫“亮”或“不亮”

(1)手動(dòng)狀態(tài)通電工作時(shí)，電源指示燈 ，加熱指示燈 ，保溫指示燈 。

(2)自動(dòng)狀態(tài)通電工作時(shí)，水沸騰前：電源指示燈 ，加熱指示燈 ，保溫指示燈 。水沸騰后：電源指示燈 ，加熱指示燈 ，保溫指示燈 。

2．現(xiàn)將一滿壺25℃的水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下燒開需時(shí)10min，請計(jì)算該電水壺的熱效率。水的比熱容c=4.2×103J／(kg·℃)。

3．通過分析電水壺的電路，說明為什么處于自動(dòng)狀態(tài)下，水未沸騰前，保溫指示燈是不亮的?

4．試計(jì)算電水壺正常工作時(shí)其加熱電阻的阻值是多大?如果指示燈的保護(hù)電阻的大小是100kΩ，當(dāng)它處于保溫狀態(tài)時(shí)，試計(jì)算電水壺保溫時(shí)的功率有多大?由此可以說明什么問題?

Answer 1

1．（1）亮，亮，不亮；…（2分）（說明：全對為2分，答錯(cuò)一個(gè)扣一分，直到扣完2分為止）

（2）亮，亮，不亮；亮，不亮，亮�！�（4分）

（說明：全對為4分，答錯(cuò)一個(gè)扣一分，直到扣完4分為止）

2． Q有=cρV（t1-t0）=3.15×105J …（1分）

Q總 =600W×10×60s=3.6×105J …（1分）

η= Q有/Q總=87.5% …（1分）

3．當(dāng)電水壺處于自動(dòng)狀態(tài)下，水未沸騰前，保溫指示燈與ST雙金屬片溫控器并聯(lián)，…（1分）

且ST雙金屬片溫控器處于聯(lián)通短路狀態(tài)，…（1分）

所以保溫指示燈被短路不亮�！�（1分）

4．由P=U2/R得電水壺正常工作時(shí)其加熱電阻的阻值

R =U2/ P=80.7Ω …（1分）

保溫狀態(tài)時(shí)，通過電熱器的電流

I=U/（R1+RL1+R2）＜U/R2=2.2×10-3A …（1分）

就以這個(gè)電流計(jì)算，保溫狀態(tài)時(shí)電熱器的發(fā)熱功率為

P=I2R=3.9×10-4W …（1分）

即可以近似認(rèn)為不發(fā)熱。所以保溫狀態(tài)下的水溫逐漸降低。