Question

【題目】小明家里新購(gòu)置了一只熱水壺如圖甲所示，可以燒開冷水并將其保溫，其銘牌如下表所示。圖乙是熱水壺的電路圖，S是用感溫材料制造的溫控開關(guān)，R2是供加熱的電阻。分析電路圖乙可知：

（1）當(dāng)S接通時(shí)，飲水機(jī)處于______（選填“加熱”或“保溫”下同）狀態(tài)，當(dāng)S斷開時(shí)處于______狀態(tài)；

（2）正常工作時(shí)該飲水機(jī)將熱水罐中0.5kg，35℃的溫水加熱到95℃，用時(shí)5min。用這些數(shù)據(jù)及題目中的信息，計(jì)算熱水罐中的水吸收的熱量和該飲水機(jī)加熱狀態(tài)時(shí)的效率_____；[c水=4.2×103J/（kg℃）]

（3）如果要使飲水機(jī)在保溫狀態(tài)時(shí)的加熱功率是加熱狀態(tài)時(shí)的一半，則電阻R1與R2的比值是______。

額定頻率	50Hz	環(huán)境溫度	10℃～38℃
加熱功率	500W	環(huán)境濕度	≤90%
額定電壓	220V	制熱水能力	≥90℃5L/h

Answer 1

【答案】加熱 保溫 84%

【解析】

(1)[1][2]由題意可知，R2是供加熱的電阻。當(dāng)S接通時(shí)，R1短路，電路為R2的簡(jiǎn)單電路，R2的電壓為電源電壓；當(dāng)S斷開時(shí)，兩電阻串聯(lián)，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，此時(shí)R2的電壓小于電源電壓；根據(jù)，當(dāng)S接通時(shí)，飲水機(jī)功率大，處于加熱狀態(tài)，當(dāng)S斷開時(shí)處于保溫狀態(tài)；

(2)[3]0.5kg的水從35℃加熱到95℃，水罐中的水吸收的熱量為：

Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg℃）×0.5kg×（95℃-35℃）=1.26×105J；

由表中數(shù)據(jù)可知加熱功率為P=500W，由可得，加熱5min消耗的電能為：

W=Pt′=500W×5×60s=1.5×105J，

則該飲水機(jī)加熱狀態(tài)時(shí)的效率為：

；

(3)[4]R2是供加熱的電阻，加熱時(shí)的功率為：

，

保溫時(shí)，兩電阻串聯(lián)，由歐姆定律和串聯(lián)電阻的規(guī)律，電流的大小為：

，

故保溫時(shí)R2的功率為：

，

根據(jù)題意知道，P保溫=P加，故：

，

解得：

。