Question

【題目】（8分）無內膽飲水機的電路原理如圖，電熱絲R1、R0繞在出水管上，水經過出水管時被加熱，通過改變“溫、開水選擇開關”的狀態（“斷開”或“閉合”），可以選擇出溫水或開水．該管線機的額定電壓是220V，開水加熱電功率是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：

（1）“溫、開水選擇開關”的狀態和出溫水、開水的對應關系如何？

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

（3）現在需要100℃的開水500mL，已知水的初溫是20℃，水需要吸收多少熱量？如果電能轉化為水的內能的效率是80%，飲水機正常工作時，燒開這些水需要多少時間？

Answer 1

【答案】（1）斷開，出溫水；閉合，出開水；（2）10A；22歐（3）1.68×105；95.5s

【解析】試題分析：（1）當開關S閉合時，只有電阻R0接入電路；由P=可知，此時飲水機處于加熱狀態；當開關S斷開時，電阻R1和R0串聯接入電路，此時飲水機處于保溫狀態；

（2）根據題意可知，P加=2200W，由P=UI可知，飲水機出開水時電熱絲中的電流：I==10A；飲水機處于加熱狀態時，只有電阻R0接入電路，由P=可知，R0==22Ω，

（3）水的質量：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；

W==2.1×105J；

燒開這些水需要的時間：t=≈95.45s。