Question

（2014•東營(yíng)）無(wú)內(nèi)膽飲水機(jī)﹣﹣管線機(jī)的電路原理如圖，電熱絲R1、R0繞在出水管上，水經(jīng)過(guò)出水管時(shí)被加熱，通過(guò)改變“溫、開(kāi)水選擇開(kāi)關(guān)”的狀態(tài)（“斷開(kāi)”或“閉合”），可以選擇出溫水或開(kāi)水．該管線機(jī)的額定電壓是220V，開(kāi)水加熱電功率是2200W，溫水加熱電功率是1100W．已知：電熱絲R1、R0電阻不隨溫度變化，水的比熱容c=4.2×103J/（kg•℃），水的密度ρ=1×103kg/m3，取g=10N/kg．問(wèn)：

（1）“溫、開(kāi)水選擇開(kāi)關(guān)”的狀態(tài)和出溫水、開(kāi)水的對(duì)應(yīng)關(guān)系如何？

（2）飲水機(jī)正常工作，出開(kāi)水時(shí)電熱絲中的電流是多少？電熱絲R0的電阻是多少？

（3）現(xiàn)在需要100℃的開(kāi)水500mL，已知水的初溫是20℃，水需要吸收多少熱量？如果電能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率是80%，飲水機(jī)正常工作時(shí)，燒開(kāi)這些水需要多少時(shí)間？

 

 

Answer 1

考點(diǎn)：

電功與熱量的綜合計(jì)算．
專題：	電和熱綜合題．
分析：	（1）飲水機(jī)所處的狀態(tài)根據(jù)開(kāi)關(guān)S接通或斷開(kāi)時(shí)連入的電阻即可判斷．當(dāng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，只有電阻R0接入電路，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電阻R1和R0串聯(lián)接入電路，由電功率的公式P=可判斷飲水機(jī)處于什么狀態(tài)． （2）知道飲水機(jī)在加熱狀態(tài)下正常工作，又知道加熱功率和額定電壓，可利用P=UI的變形公式求出正常工作時(shí)電路中的電流． 知道飲水機(jī)的加熱功率和保溫功率，可利用公式R=計(jì)算出在加熱和保溫狀態(tài)下的電阻，以及利用串聯(lián)電路電阻的關(guān)系計(jì)算出電熱絲R0的阻值． （3）先根據(jù)密度的變形公式求出水的質(zhì)量，然后根據(jù)Q吸=cm△t即可求出水吸收的熱量； 根據(jù)η=求出消耗的電能，然后根據(jù)W=Pt求出燒開(kāi)開(kāi)水需要的時(shí)間．
解答：	解：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，只有電阻R0接入電路；由P=可知，此時(shí)飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)； 當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電阻R1和R0串聯(lián)接入電路，此時(shí)飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)． （2）根據(jù)題意可知，P加=2200W，由P=UI可知，飲水機(jī)出開(kāi)水時(shí)電熱絲中的電流：I===10A． 飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)時(shí)，只有電阻R0接入電路，由P=可知，R0===22Ω， （3）由ρ=可知，水的質(zhì)量：m=ρV=1.0×103kg/m3×500×10﹣6m3=0.5kg； 水吸收的熱量：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）當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，只有電阻R0接入電路；此時(shí)飲水機(jī)處于加熱狀態(tài)； 當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電阻R1和R0串聯(lián)接入電路，此時(shí)飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)． （2）飲水機(jī)正常工作，出開(kāi)水時(shí)電熱絲中的電流是10A；電熱絲R0的電阻是22Ω； （3）現(xiàn)在需要100℃的開(kāi)水500mL，已知水的初溫是20℃，水需要吸收了1.68×105J的熱量； 如果電能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的效率是80%，飲水機(jī)正常工作時(shí)，燒開(kāi)這些水需要的時(shí)間為95.45s．
點(diǎn)評(píng)：	本題考查了密度公式、吸熱公式、電功率公式、電功公式、效率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是計(jì)算公式的靈活應(yīng)用，難度適中，是一道好題．